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#研究报告#广发钢铁 | 高温合金行业专题之供给:方兴未艾,百舸争流,进口替代有待加速

栏目:研究报告 作者:ZML 时间:2022-06-08 12:16:28

中国高温合金历经六十载,从“对外学习”到“自立自强”,目前与世界先进水平相比仍有提升空间,须坚持自主研制。我国高温合金产业链完备,但长期供不应求,进口依赖度40%,进口替代有待加速。多重高壁垒下,行业存在“量”与“质”两大缺口,发展潜力大。摘 要方兴未艾:全球高温合金百年历程,中国后起之秀、任重道远。(1)全球高温合金发展历程:历经百年,需求牵引、工艺进步、技术创新共同推进高温合金发展。百年以来,在全球航空发动机持续建设与升级的需求牵引下,全球高温合金工艺不断进步、材料持续升级换代。(2)我国高

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中国高温合金历经六十载,从“对外学习”到“自立自强”,目前与世界先进水平相比仍有提升空间,须坚持自主研制。我国高温合金产业链完备,但长期供不应求,进口依赖度40%,进口替代有待加速。多重高壁垒下,行业存在“量”与“质”两大缺口,发展潜力大。


摘 要

方兴未艾:全球高温合金百年历程,中国后起之秀、任重道远。(1)全球高温合金发展历程:历经百年,需求牵引、工艺进步、技术创新共同推进高温合金发展。百年以来,在全球航空发动机持续建设与升级的需求牵引下,全球高温合金工艺不断进步、材料持续升级换代。(2)我国高温合金的技术发展历程:军用航发为主要驱动力,历经六十载,从“对外学习”到“自立自强”。第一阶段:仿制前苏联产品,实现从无到有。第二阶段:引进欧美技术,大幅提升性能与品控水平。第三阶段:精益求精,继续发展新工艺和高性能新产品。目前,我国与世界先进水平相比仍有提升空间。(3)材料性能与装备先进性相辅相成,必须坚持自主研制。高温合金是推动装备技术升级的重要因素之一,国外对我国先进高温合金材料施行进口限制。长期来看,伴随以军用航空发动机为代表的下游装备升级建设、高温合金需求数量与技术要求不断提高,必须坚持自主研制高温合金。

百舸争流:供不应求、进口替代有待加速,优质龙头提升“量”与“质”构建长期优势。(1)我国高温合金产业链基本完备,多数企业延伸布局产业链、提高综合竞争力。多数企业高温合金产品集中于航空航天、能源等领域,具体包括航空发动机、燃气轮机等。多数企业高温合金产品互有重叠,但整体产品结构与牌号差异较大。(2)我国高温合金长期供不应求、进口替代有待加速,抚顺特钢钢研高纳市占率近50%。近年来国内高温合金长期供不应求,进口依赖度超40%。国内主要企业高温合金产能合计约3~4万吨,且集中于抚顺特钢、钢研高纳、图南股份等上市公司,2021年主要上市公司高温合金合计产量超23000吨。(3)多重高壁垒下,国内高温合金存在“量”与“质”两大缺口,未来发展潜力大。高温合金行业壁垒包括技术、工艺、行业准入、市场等多个壁垒,与世界先进水平相比,国内高温合金存在“量”(产能)与“质”(技术)两大缺口。(4)短板即机遇,众多高温合金企业发力提升“量”与“质”。伴随总量增长+进口替代+供应链“双流水”+认证周期缩短,行业企业迎来新的发展机遇。提升“量”:通过扩大产能填补“量”的缺口,未来3~5年是产能扩张期。提升“质”:利用多种融资工具推进技术研发,补齐关键技术短板。

风险提示

产品研发、投资扩产进度不及预期。原材料价格波动超预期。航空发动机、燃气轮机等装备发展进度不及预期。


正 文

一、方兴未艾:全球高温合金百年历程,中国后起之秀、任重道远

1.1 性能特征:具备耐高温、抗氧化等优异物化性能,适用于复杂严酷工作环境
根据《中国航空材料手册》定义,高温合金又称热强合金、耐热合金或超合金(Supper Alloy),是20世纪初发展起的新型金属材料,可在600~1100℃的高温、氧化以及燃气腐蚀条件下,承受复杂应力,且能长期可靠地工作。

高温合金可按照基础元素、制造工艺、强化方式等分类。根据《中国航空材料手册》,(1)高温合金按基础元素可分为铁基、镍基、钴基等高温合金。其中:镍基合金发展最快、使用最广,其次是铁基合金,与同类铁基合金相比,镍基高温合金的高温抗氧化性和组织稳定性相对较强;钴基合金由于资源有限,应用受到一定限制。(2)按制造工艺可分为变形、铸造及粉末冶金高温合金等。根据中国金属学会数据,变形高温合金、铸造高温合金工作温度最高可达1000℃,可用于航空、航天发动机涡轮盘与叶片、燃烧室等热端部件。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘等高温部件的选择材料。(3)按强化方式可分为固溶强化、沉淀强化、弥散强化型三类。现代高温合金多数采用多种强化手段,以获得良好的综合性能。


1.2 技术发展:欧美引领高温合金百年发展,我国持续进步、仍有较大提升空间
全球高温合金发展历程:历经百年,需求牵引、工艺进步、技术创新共同推进高温合金发展。根据SAM ZHANG《Aerospace Materials Handbook》,高温合金最早诞生于20世纪初,20世纪30-40年代,随着燃气涡轮发动机用于飞机飞行以及喷气式飞机的普及,高温合金得到初步发展。20世纪50年代,真空冶炼技术(VIM)大规模普及,很多新的高温合金陆续产生;20世纪60-70年代,出现了新的高温合金技术(如定向凝固等铸造合金);1980年至今,随着航空发动机的需求增长以及先进航空发动机对材料性能要求不断提高,高温合金材料技术继续发展,以单晶高温合金为例,单晶高温合金先后从第二代发展至第五代,以满足日益提高的性能要求。同时,冶炼工艺更加多元化,目前高温合金可通过双联或三联等多工艺联合生产,即通过真空感应炉+电渣重熔炉(VIM+ESR)、真空感应炉+真空自耗炉(VIM+VAR),或采用VIM+ESR+VAR生产。历经百年,全球高温合金能够持续发展至今的主要原因在于需求牵引、工艺进步以及材料研发创新。


我国高温合金的技术发展历程:军用航发为主要驱动力,历经六十载,从“对外学习”到“自立自强”。根据师昌旭院士《我国高温合金的发展与创新》,我国高温合金可分为三大发展阶段:

第一阶段:仿制前苏联产品,实现从无到有。1956年至20世纪70年代,当时的国际形势要求我国必须独立自主研制歼击机发动机WP-5、WP-6、WP-7、WP-8等所需的高温合金材料。在仿制前苏联高温合金的基础上开发形成了我国特色的工艺和生产路线,在此期间仿制出GH4033、K401等一系列高温合金。

第二阶段:引进欧美技术,大幅提升性能与品控水平。20世纪70年代中至90年代中期,伴随着试制和生产仿欧美型号的航空发动机(特别是WS9、WZ6、WZ8),我国引进欧美技术、增添新的工艺设备,改善工艺并提高质量管理水平,成功研制一系列新的高温合金,包括高性能变形合金、铸造合金、定向凝固及单晶合金。这使得我国高温合金生产工艺技术和产品质量控制上了一个台阶,基本达到或接近西方发达国家水平。

第三阶段:精益求精,继续发展新工艺和高性能新产品。从20世纪90年代中至今,随着我国新型先进航空发动机的研制、生产,要求研制和发展高性能的新材料。为此我国开发了一批新工艺,研制和生产了一系列高性能、高档次的新合金,包括粉末涡轮盘材料FGH4095、单晶高温合金DD402、DD408等。此外,针对航天、舰船和地面用燃气轮机,也发展出了K435、GH4413等新的高温合金材料。


目前,我国高温合金与世界先进水平相比仍有提升空间。经过六十多年发展,我国高温合金取得日新月异的进步,但与国外先进水平相比仍有较大提升空间。根据西部超导2021年11月7日《西部超导材料科技股份有限公司2021年度向特定对象发行A股股票证券募集说明书(注册稿)》、中超控股2021年11月15日《关于控股孙公司投资航空高温合金精密铸造项目的公告》,与国外高温合金相比,我国高温合金主要存在以下方面不足:冶金缺陷问题、组织均匀性问题、杂质元素控制问题、成本偏高,此外在精密铸件成形方面,我国仍存在精度低、重量大、生产率低等问题。



1.3 坚持自主:材料性能与装备先进性相辅相成,必须坚持自主研制
材料与装备性能相辅相成,高温合金是推动装备技术升级的重要因素之一。根据新材料在线《2019年高温合金行业研究报告》,航空航天是高温合金主要应用领域、占比达55%。以航空发动机为例,航空发动机的性能与材料密切相关,根据王旭东等《加快高温合金发展、推动航空发动机研制》,军用发动机通常以推重比综合评定其技术水平,提高涡轮前温度是提高推重比最直接的途径。军用飞机的持续升级提高了对发动机推重比的要求,进而对高温合金的依赖越来越大、要求越来越苛刻。

以航空发动机涡轮为例,涡轮是热负荷和机械负荷最大的热部件,提升涡轮盘以及涡轮叶片所用高温合金材料性能,对提升发动机性能至关重要。根据中国工程院院士刘大响《一代新材料,一代新型发动机:航空发动机的发展趋势及其对材料的需求》,航空发动机性能的改进一半靠材料,新材料、新工艺和新结构构对推重比12-15一级发动机贡献率可达约2/3。

正是由于高温合金材料对提升国防装备性能至关重要,国外对我国先进高温合金材料施行进口限制。1996年,美、德、法等30余西方国家在奥地利维也纳签署《瓦森纳协定》(Wassenaar Arrangement),协议成员国对控制清单上物项的出口实行管控,并在自愿基础上向其他成员国通报有关信息,协调控制出口政策。根据《瓦森纳协定》“第一类—特殊材料及相关设备”1.C.2节,650°C下应力断裂寿命≥10,000小时的镍合金属于管控对象。目前中国不属于协议成员国,因而高端高温合金受技术出口管制。根据西部超导《2021年度向特定对象发行A股股票证券募集说明书(注册稿)》,国际高温合金生产企业技术先进、产品种类齐全,但由于发达国家限制技术出口,一些国外公司的部分产品尚不向中国销售。

因此,长期来看,伴随以军用航空发动机为代表的下游高端装备升级建设、高温合金产品的需求数量与技术要求不断提高,必须坚持自主研制高温合金。




目前,通过仿制改进、研发生产已过境外专利保护期的高温合金合金为行业通行做法。根据隆达股份2021年12月公告《发行人及保荐机构关于第二轮审核问询函的回复意见》,国际高温合金材料体系已成熟多年,大部分成熟机型使用的高温合金材料多数已过专利保护期。与成熟的国际体系相比,国内航空发动机和重型燃气轮机至少落后一代以上,故国内基在仿制基础上自主研发就可以满足现阶段产业需求。

仿制改进已过境外专利保护期的高温合金,属于自主研发。境外高温合金的专利中,在明确元素对于材料性能的影响机理后,列示主要化学成分范围。该范围既不涵盖所有元素(尤其是微量元素和痕量元素),也不说明杂质元素、气体元素的控制上限、也不会说明材料对应的特殊熔炼工艺和浇注工艺。特定牌号高温合金的专利保护失效后,境内外企业可参照专利列示的主要化学成分范围就主元素控制范围、微量元素和痕量元素控制上限、合金纯净度等方面进行优化,同时开展熔炼工艺和浇注工艺研究。因此,仿制改进已过境外专利保护期的高温合金,属于自主研发。

高温合金行业的自主发展需要国家长期大力支持。自上世纪50年代以来,之所以高温合金能够持续发展至今,核心原因之一是随着下游装备的发展升级,国家在政策、资金、人员等方面均为高温合金行业的发展提供了强力支持。根据《十三五材料领域科技创新专项规划》、《“十四五”原材料工业发展规划》,从过去至今,国家始终大力支持发展高温合金,将其作为工业转型升级、提升制造业核心竞争力的重要组成部分,要求围绕大飞机、航空发动机等重点应用领域,攻克高温合金等一批关键材料。

展望未来,随着下游行业需求增长、以及国家政策持续支持,预计未来国产高温合金研制能力及产业化水平有望长期持续提高。



二、百舸争流:供不应求、进口替代有待加速,优质龙头提升“量”与“质”构建长期优势

2.1 我国高温合金产业链基本完备,多数企业延伸布局产业链、提高综合竞争力
我国高温合金产业链基本完备,上市公司延伸布局上下游,提高综合竞争力。从产业链总体情况来看,我们将高温合金产业链划分为原材料、科研与设计、高温合金冶炼、零部件制造、下游应用等环节。从产业链的综合覆盖情况来看,目前国内高温合金产业链各个环节均实现了国产化覆盖。从各公司产业链布局情况来看,多数上市公司均上下延伸布局。以钢研高纳、图南股份、西部超导等公司为例,多数企业均同时覆盖了科研与设计、高温合金冶炼、零部件制造等环节。通过布局科研与设计,可使企业保持长期稳定的核心技术竞争力;通过布局下游零部件制造,一方面可扩大公司营收规模,另一方面,下游零部件具备小批量多品种的特点,因此产品附加值及毛利率相对较高。


航空航天是国内高温合金行业主战场,企业之间的产品布局各有差异。根据各公司官网,从市场布局来看,多数企业高温合金产品集中于航空航天、能源等领域,具体包括航空发动机、燃气轮机等。从产品布局来看,多数企业高温合金产品虽然有重叠,但整体产品结构与牌号差异较大。产品类型方面,抚顺特钢以变形高温合金为主,钢研高纳覆盖母合金、精密铸件、叶片、涡轮盘等多种产品,隆达股份与图南股份均有变形高温合金和铸造高温合金。产品牌号方面,大多数企业均布局了GH4169变形高温合金(用量最大、范围最广的变形高温合金)、GH2132等产品,除此之外,企业之间高温合金牌号差异较大。总体来看,抚顺特钢、钢研高纳高温合金牌号种类相对较多、应用较广。


2.2 我国高温合金长期供不应求、进口替代有待加速,抚顺特钢、钢研高纳市占率近50%
近年来国内高温合金长期供不应求,进口依赖度超40%。整体来看,我国高温合金供给、需求规模多年保持稳定增长。根据智研咨询数据,2009-2019年期间,国内高温合金总需求从约1万吨增加至4.8万吨、供给从0.8万吨增加至2.8万吨。虽然过去十年高温合金供给大幅增长,但是从供需差距来看,高温合金供需矛盾持续增加,我国高温合金需求缺口比例((需求-供给)÷需求)逐年攀升,已从2015年的32%增加至2019年的43%。进口替代是国内高温合金行业面临的首要问题之一。


从产能来看,国内主要企业高温合金产能合计约3~4万吨,且集中于上市公司。根据各公司年报及前瞻产业研究院数据,截至2021年12月,国内主要企业高温合金产能合计约3~4万吨,包括抚顺特钢、钢研高纳、图南股份等上市公司,以及宝钢特钢、攀长钢等非上市公司,上市公司高温合金产能总体高于非上市公司。

从产量来看,上市公司高温合金产量主要集中于抚顺特钢、钢研高纳等公司,2021年高温合金合计产量超23000吨。根据各上市公司年报,目前以高温合金为重点产品的上市公司主要包括抚顺特钢、钢研高纳、图南股份、西部超导等。限于数据可得性,以这四家企业为统计依据,2021年钢研高纳主要产品(含铸造高温合金、变形高温合金、新型高温合金等)产量达13445吨、抚顺特钢高温合金产量达5483吨,钢研高纳、抚顺特钢高温合金产品产量合计占比超80%。


2.3 多重高壁垒下,国内高温合金存在“量”与“质”两大缺口,未来发展潜力大
1.高温合金行业壁垒可分为技术、工艺、行业准入、市场先入四个方面

(1)技术研发壁垒代表能否从0到1。高温合金作为高尖端的高性能材料,生产工艺较为复杂,其中特种冶炼、精密铸造、锻造、焊接等工序需要长期的技术积淀和不断的技术创新方能掌握。国内外的大型高温合金铸造生产企业均同时是合金材料研发的主体,材料科学研究与先进铸造技术推动了高温合金技术发展,新产品从开始研发至最终量产需要经过论证、研制、定型等过程,从研制到批产的周期长、投入高、风险大。因此,高温合金材料存在较高的技术壁垒。

(2)生产工艺壁垒代表能否从1到N。高温合金等先进金属材料的生产工序复杂、加工周期长,且具有多品种、小批量的特点,要获得高质量的产品,需要有先进的生产设备、以及对整个生产过程进行精细化的管理控制,新进入者往往面临产品成材率低、质量不达标等问题,需要经历较长时间探索、工艺改良,才能提升产品成材率以及质量。只有提升高温合金的合格率、材料性能的一致性,才能提高产能利用率、降低成本,建立市场竞争优势。

以变形高温合金工艺为例,三联工艺是提高高温合金质量的重要措施。如前所述,变形高温合金纯净熔炼可采用双联、三联等多种工艺路线。根据隆达股份2021年12月公告《发行人及保荐机构关于第二轮审核问询函的回复意见》,质量要求高的变形高温合金至少采用双联工艺,三联熔炼工艺是变形高温合金零部件长寿命、高可靠性的基础,用于涡轮发动机的变形高温合金转动部件必须通过三联熔炼工艺制备。美国已将三联熔炼作为高温合金扩大锭型、降低缺陷和提高变形高温合金产品质量的重要措施。目前国内三联熔铸工艺尚在逐步推进过程中,诸多质量要求高的合金仍采用双联工艺生产。能否采用成熟的三联工艺,是国内外大规格高温合金质量差异的重要原因。




(3)行业准入壁垒代表严格的筛选机制。高温合金广泛应用于航空航天、能源等高端装备领域,而这些领域均有较高的行业标准。在军用领域,国家对武器装备科研生产活动实行许可管理,未取得许可不得从事相应生产活动。从事军品相关生产活动必须通过严格审查并取得军工资质。在民用领域,例如在民用航空发动机、核电装备等领域,也各自存在相应的资质认证管理体系,生产厂家需要通过获得相关行业准入资质和认证,方能进入市场。以上准入资质要求严格,且考察周期较长,需要企业具备较强的研发、管理和质量控制能力以及资本实力。

(4)市场先入壁垒保障先入者的长期利益。高温合金多应用于航空发动机、燃气轮机、核电等装备的热端部件,工作在高温、高压或易腐蚀等极端恶劣条件下,因此装备对材料的性能和质量要求高,下游用户有严格的供应商评定程序(航空发动机产品的研制均需经过立项、方案论证、工程研制、定型等阶段)。根据隆达股份2021年12月《发行人及保荐机构关于第二轮审核问询函的回复意见》,当高温合金产品进入军品供应链时,设计所、航空发动机主机厂和直接客户(锻铸件厂)等多方参与航空发动机关键重要部件(如动叶、导叶和涡轮盘)所用高温合金的合格供应商验证考核过程,确保产品质量符合最终使用的需求。供应商的变更存在较高的技术风险、切换成本。所以在产品性能达标、质量稳定的前提下,用户在选定合格供应商后通常不会轻易更换供应商。

以美国ATI公司为例,公司持续改善高温合金性能、质量并控制成本,与全球主流航空航天客户合作周期达20年。ATI公司(阿勒格尼技术公司)核心产品包括镍基高温合金、钴基高温合金、钛与钛合金等先进材料,其中高温合金产品可用于航空发动机等领域、核心客户覆盖波音、GE、PW、RR等全球主流航空航天客户。根据公司官网数据、结合西部超导2021年报信息,目前ATI公司高温合金产品耐高温性能覆盖700~1400℃。近年来公司通过规模化、精益化生产的方式,不断提高高温合金质量和稳定性、降低生产成本;并且持续开发更高使用温度的材料,同时优化现有生产工艺和生产设备,进一步提高高温合金的纯净度和均匀性。正是由于ATI公司持续升级产品、提高质量并控制成本,使其与波音、GE、RR、PW等公司建立了长期稳固的合作关系,与客户签署长期合作协议并且不断被延长。




2.与进口产品相比,我国高温合金须同时补齐“量”与“质”两大缺口

我国高温合金行业面临全球化竞争,与进口产品相比,存在“量”(产能)与“质”(技术)两大缺口。如前所述,发达国家对先进高温合金实施出口管制,但另一方面,我国高温合金进口依赖度高达40%。这说明我国高温合金行业面临全球化竞争,与先进高温合金相比,我国高温合金存在“量”与“质”两大缺口:

(1)“量”—产能缺口:需求持续强劲,因此需要通过持续扩产,控制并缩小产能缺口。目前我国高温合金需求缺口依然较大,未来随着装备现代化建设以及能源结构转型,军用航空发动机、民用航空发动机、燃气轮机、核电等装备高温合金需求有望持续强劲,因此需要通过扩大产能缩小产能缺口。

(2)“质”—技术缺口:高性能供给不足,需要提升性能、提高质量、降低成本。根据《西部超导2021年报》,国内航空航天领域用高端高温合金严重依赖进口,并且主要进口于美国等。国内与国外的产品竞争主要体现在技术、质量和生产成本等方面。我国虽具备高品质高温合金的生产能力,但在产品性能、质量稳定性和成品率方面,与美国、俄罗斯等国仍存在着较大差距。

性能方面,国内高温合金与国外存在一定代差。高温合金性能与航空发动机等装备性能紧密相关,装备升级对高温合金材料性能提出了更高要求。根据隆达股份2021年12月《发行人及保荐机构关于第二轮审核问询函的回复意见》,以单晶合金为例,目前几乎所有先进航空发动机都已采用了单晶高温合金涡轮叶片和导向叶片。如美国的第一代单晶高温合金PWA1480用于PW2037和F100-200发动机制造;美国第二代单晶高温合金CMSX-4用于EJ200和RB211发动机制造等;美国第三代单晶高温合金CMSX-10K和CMSX-10N用于Trent1000和TrentXWB发动机制造。目前国外已发展至第四代TMS-138、第五代TMS-162和TMS-196。与国外相比,我国第一代和第二代单晶高温合金已实现应用,第三代/第四代单晶高温合金处于研发阶段。

质量方面,我国各类高温合金均存在需要解决的技术难题。参考毕中南2021年发表的《航空发动机用高温合金及其制备技术》、目前我国变形、粉末冶金、铸造高温合金的批产工艺均需改善:变形高温合金工艺需要解决富集氧化物和碳/氮化物的“脏白斑”控制问题、粉末冶金工艺需要解决夹杂物的控制问题、铸造高温合金需要提升母合金的纯净度。

成本方面,降低生产成本、提高合金设计能力尤为关键。在我国高温合金批量生产中,降低生产成本非常重要,包括但不限于提高返回料的利用率、在合金设计阶段综合考虑材料的工艺适用性。

总之,相比国外,国内高温合金在性能、质量、成本控制等方面存在差距,限制了高温合金产业化、规模化。根据隆达股份2021年12月《发行人及保荐机构关于第二轮审核问询函的回复意见》,国外第一代、第二代和第三代单晶高温合金已在航空发动机和燃气轮机产业得到成熟的产业化应用,国外第四代和第五代未进入工程化应用;与之相比,我国第一代和第二代单晶高温合金已实现应用,但尚未形成如国外在航空发动机和燃气轮机领域那种成熟的产业化应用规模,而我国第三代/第四代单晶高温合金处于研发阶段,尚未产业化应用。




因此,国内高温合金供给不足且集中的原因是:行业在技术、工艺等方面有多重高壁垒,与世界先进水平相比,国内高温合金存在“量”与“质”的双重缺口。当进行内部竞争时,高温合金行业的多重高壁垒,使得有效且规模化的产能集中于国内少数几家企业,因此国内集中度较高;与国际产品竞争时,我国高温合金难以满足日益增长和升级的需求,因此形成供需缺口。与世界先进水平相比,国内高温合金在产品性能、质量、成本等方面均有短板,进而限制了国内高温合金产业化、规模化水平。

2.4 短板即机遇,众多高温合金企业发力提升“量”与“质”
如前所述,我国高温合金存在供给数量以及质量的缺口,表明我国高温合金仍有较大提升空间,这为企业带来发展机遇。

1.总量增长+进口替代+供应链“双流水”+认证周期缩短=发展机遇期

总量方面,在装备现代化建设、能源结构转型背景下,预计未来航空发动机、燃气轮机、核电等领域高温合金需求持续旺盛。进口替代方面,当前我国高温合金进口依赖度较高,未来行业公司有望受益于进口替代需求。供应链方面,根据2021年3月钢研高纳发布的公告《向特定对象发行股票并在创业板上市募集说明书(注册稿)》,随着中国航发等高温合金主要客户及其下属企业积极开拓各类产品供应商“双流水”。认证周期方面,根据西部超导2021年报,近年来随着“两机”重大专项逐步实施,我国航空发动机产业迅猛发展,国内对于高性能高温合金材料的需求愈加迫切,进口替代迫在眉睫,相关研制单位对关键材料将缩短评审认证周期。

因此,国内高温合金企业正迎来重要发展机遇,目前高温合金行业传统优势企业正在扩大优质产能巩固优势,同时更多企业正加速进入高温合金市场,通过专注于个别细分领域的方式,切入高温合金供应链。

2.“量”:通过扩大产能填补“量”的缺口,未来3~5年是产能扩张期

从企业产能规划来看,未来3~5年是高温合金产能密集建设期。根据各公司2021年报及招股说明书,2021-2024年期间,预计抚顺特钢新增高温合金、超高强钢等产品产能12.4万吨(数据来自抚顺特钢2021半年报)。图南股份:根据《图南股份:2021年10月22日投资者关系活动记录表》,“年产3,300件复杂薄壁高温合金结构件建设项目”预计2022年底建成达产,“年产1,000吨超纯净高性能高温合金材料建设项目”预计2022年7月份建成达产。隆达股份:根据《隆达股份:科创板首次公开发行股票招股说明书》,IPO募投项目预计建设高温合金1万吨,2025年投产。其中变形高温合金6000吨、变形高温合金棒材2000吨、铸造高温合金母合金2000吨。

3.“质”:利用多种融资工具推进技术研发,补齐关键技术短板

通过融资或利用自有资金,持续支持研发需求,提升关键技术、工艺水平。根据各公司公告以及招股书,抚顺特钢:利用自有资金,启动“均质高强度大规格高温合金工程化建设”、“提升产能及产品质量技术改造”等项目;图南股份:利用IPO募集资金开展研发中心建设项目,围绕“航空用超纯净镍基高温合金真空熔炼技术”、“熔模精密铸造新材料新工艺开发”、“选择性激光熔融成型技术的研发”等研发方向,购置先进设备、仪器及软件,引进人才,进行多个前沿方向的研发;隆达股份:拟通过IPO募集资金建设研发中心,研究方向包括“高温合金主要强化元素以及微量元素的作用机理”、“真空感应炉冶炼纯净化控制技术研究”、“保护气氛电渣和真空自耗重熔稳定化技术研究”、“高温合金大规格棒材组织性能均匀稳定性技术研究”。上市公司的研发规划基本与上节提到的国内高温合金技术短板相一致,包括但不限于提升均质化、大规格、超纯净产品生产能力。

综合来看,在产能与技术缺口双重牵引下,国内高温合金企业扩大产能、并持续推进高温合金新材料、新工艺的技术研发,预计未来高温合金企业的生产规模、技术水平有望稳定提升,进而建立长期竞争优势。


三、核心观点:方兴未艾,百舸争流,进口替代有待加速

方兴未艾:高温合金历经百年历程,中国后起之秀、任重道远

(1)全球高温合金历史:历经百年发展,需求牵引、工艺进步、技术创新共同推进高温合金不断更新迭代。过去一百年,在全球航空发动机持续建设与升级的需求牵引下,高温合金工艺不断进步,满足更高性能要求的新材料持续升级换代。

(2)我国高温合金的技术发展:以军用航发为主要驱动力,历经六十载,从“对外学习”到“自立自强”。第一阶段:仿制前苏联产品,实现从无到有。第二阶段:引进欧美技术,大幅提升性能与品控水平。第三阶段:精益求精,继续发展新工艺和高性能新产品。目前,我国高温合金与世界先进水平相比仍存在一定不足,在冶金缺陷、组织均匀性、杂质元素控制、成本控制等方面仍有待提高。

(3)坚持自主:材料与装备的先进性相辅相成,必须坚持自主研制。高温合金材料与装备性能相辅相成,高温合金是推动装备技术升级的重要因素之一,因此国外对我国先进高温合金材料施行进口限制。伴随以军用航空发动机为代表的下游高端装备升级建设、高温合金产品的需求数量与技术要求不断提高,必须坚持高温合金自主研制。

百舸争流:供不应求、进口替代有待加速,优质龙头提升“量”与“质”建立长期优势

(1)我国高温合金产业链基本完备,多数企业延伸布局产业链,覆盖科研与设计、高温合金冶炼、零部件制造等环节,提高综合竞争力。航空航天是国内高温合金行业主战场,企业在产品牌号、产品形态方面各有异同。

(2)我国高温合金长期供不应求,产能、产量集中于抚顺特钢、钢研高纳等少数企业。近年来国内高温合金长期供不应求,进口依赖度超40%。国内主要企业高温合金产能合计约3~4万吨,且集中于抚顺特钢、钢研高纳、图南股份等上市公司。

(3)多重高壁垒下,国内高温合金存在“量”与“质”两大缺口。国内高温合金供给不足且集中的原因是:行业在技术、工艺等方面有多重高壁垒,与世界先进水平相比,国内高温合金存在“量”(产能)与“质”(技术)的双重缺口。

(4)短板即机遇,高温合金企业发力提升“量”与“质”。目前国内高温合金企业正迎来新的发展机遇,机遇来自总量增长+进口替代+供应链“双流水”+认证周期缩短。提升“量”:从企业产能规划来看,未来3~5年是高温合金产能密集建设期。提升“质”:高温合金企业均计划通过融资或利用自有资金,支持研发需求,提升关键技术、工艺水平。

风险提示
高温合金企业产品研发、投资扩产进度不及预期。决定未来企业能否保持并提高竞争力的关键点在于企业持续投资扩产、技术研发,以满足下游的需求增长与升级。若企业产品研发进度、或投资扩产进度缓慢,或将影响企业长期综合竞争力。

原材料价格波动超预期。高温合金行业的经营模式是将原材料加工之后销售给下游战略客户,若原材料大幅上涨、且超出企业成本转移能力,或将影响企业盈利水平。

航空发动机、燃气轮机等装备发展进度不及预期。本报告假设航空发动机、燃气轮机等高温合金需求充分释放,使得国内企业从中受益,如果装备发展不及预期,或将延缓中长期高温合金需求释放。

报告信息
本摘要选自报告:2022-06-05
报告作者:
李莎 S0260513080002

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