（報告出品方/作者：中航證券，張超、梁晨）一、軍工行業(yè)之基石——軍工材料1、材料是人類發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，但不是所有物質(zhì)都可以稱為材料。燃料和化學(xué)原料、工業(yè)化學(xué)品、食物和藥物，一般都不算是材料。一般材料是指人類

（報告出品方/作者：中航證券，張超、梁晨）

一、軍工行業(yè)之基石——軍工材料

1、材料是人類發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，但不是所有物質(zhì)都可以稱為材料。燃料和化學(xué)原料、工業(yè)化學(xué)品、食物和藥物，一般都不算是材料。一般材料是指人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機器或其他產(chǎn)品 的那些物質(zhì)。材料有眾多的分類方式，包括按化學(xué)組成、尺寸形態(tài)、結(jié)晶狀態(tài)以及功能用途等分類。還可以按物理性質(zhì)（半導(dǎo)體材料、磁性材料、高強度材料、高溫材料、超導(dǎo)材料等）、物理效應(yīng)（壓電材料、光 電材料、激光材料、記憶材料等）以及材料用途（軍工材料、生物材料、電子材料、建筑材料等）等進行 分類。

以化學(xué)成分來分類主要分為：①金屬材料（包括各類金屬和合金）、②無機非金屬材料（如玻璃、陶瓷、 碳纖維等）、③有機高分子材料（如合成塑料、有機纖維、橡膠、天然的羊毛棉花等）、④復(fù)合材料（由兩 種以及兩種以上的材料組成，如水泥、碳纖維復(fù)合材料等）。在工業(yè)時代，由于人類社會冶煉及生產(chǎn)技術(shù)的快速提高，金屬材料的應(yīng)用得到了快速的發(fā)展，隨著 21 世紀的到來，人們對材料性能多元化發(fā)展的要求 不斷提升以及新材料技術(shù)的不斷突破，高分子材料、無機非金屬材料（陶瓷材料）以及復(fù)合材料等新材料 迎來了快速發(fā)展。

衡量材料性能有眾多指標，可以從力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能、工藝性能等多方面進行評價，從 材料的整體趨勢來看，這些性能指標隨著新材料的發(fā)展而不斷優(yōu)化。在武器裝備的應(yīng)用上，軍工材料總體 向著“高性能化、輕量化、多功能化”等方向發(fā)展，在性能指標方面的要求也更加嚴苛。

2、新材料促進技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)升級，扶持政策不斷深化

回顧歷史長河，人類的發(fā)展史某種程度上其實就是一部材料的進階史，從“石器”時代，“青銅”時代， “鐵器”時代，“蒸汽”和“電氣”時代（“鋼鐵”時代），到如今的信息時代（半導(dǎo)體時代），人類社會的 每一次巨大進步都伴隨著材料技術(shù)的突破性發(fā)展。因此 21 世紀科技發(fā)展的主要方向之一是新材料的研制 和應(yīng)用。新材料的研究，是人類對物質(zhì)性質(zhì)認識和應(yīng)用向更深層次的進軍。目前新材料是指新近發(fā)展或正 在發(fā)展的具有優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)材料和有特殊性質(zhì)的功能材料。近幾年，化工新材料、微電子、光電子、新 能源材料成了研究最活躍、發(fā)展最快、最為投資者所看好的新材料領(lǐng)域，材料創(chuàng)新已成為推動人類文明進步的重要動力之一，也促進了技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的升級。

新材料產(chǎn)業(yè)作為當(dāng)今科技和經(jīng)濟發(fā)展中最為活躍的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域之一，呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、經(jīng)濟帶動力 強、發(fā)展?jié)摿Υ蟮奶攸c，已成為促進經(jīng)濟快速增長和提升企業(yè)、地區(qū)競爭力的源動力。近年來新材料正逐漸成為國家戰(zhàn)略重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一，扶持政策不斷加碼、深化。

3、軍工新材料是高端武器裝備發(fā)展的先決要素

軍工材料是按材料用途分類的重要應(yīng)用領(lǐng)域。由于軍工裝備工作環(huán)境的苛刻性，軍工材料多需要在極 端條件下能夠正常工作，尤其是航空航天對結(jié)構(gòu)材料要求更高，因此這些軍工材料一般需要具有高強度、 耐高溫、耐腐蝕、低密度等多種性能特點。對于此類具有優(yōu)異特性和功能，能滿足軍用高性能需求的材料， 我們稱為軍工材料或軍工高端材料。軍工行業(yè)是一個綜合性的行業(yè)，涉及的工業(yè)門類廣，因此在材料種類 的需求方面也更加繁雜，主要可分為金屬材料、以高性能纖維作為強化相的各類復(fù)合材料，以及其他功能 性新材料等。

軍工材料是發(fā)展武器裝備的物質(zhì)基礎(chǔ)。在各個時代，最先進的技術(shù)最早往往為軍事用途服務(wù)。一代武 器，一代材料，材料在國防工業(yè)中占據(jù)著舉足輕重的作用，是高端武器裝備發(fā)展的先決要素。電子技術(shù)的 發(fā)展依賴于半導(dǎo)體材料的發(fā)展；戰(zhàn)略導(dǎo)彈、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和衛(wèi)星的發(fā)展依賴于先進復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展；新型 的復(fù)合裝甲材料技術(shù)（即抗彈陶瓷和樹脂基復(fù)合材料技術(shù)等），使坦克的防護迎來了新的發(fā)展機遇；工程塑 料在槍械上的應(yīng)用，使世界槍械研究徘徊不前的局面得以打破；發(fā)動機性能的改進一半靠材料。

軍工新材料技術(shù)是決定武器裝備性能與水平的重要因素。高效低成本樹脂基彈箭復(fù)合材料研制成功及 其在戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)彈箭上的應(yīng)用，顯著改進了武器裝備戰(zhàn)技指標，大大地增加了戰(zhàn)略導(dǎo)彈的射程；輕型反坦 克導(dǎo)彈的增程，主要依賴于碳纖維/玻纖混雜增強環(huán)氧復(fù)合材料發(fā)動機殼體、有機硅耐燒蝕涂料和橡膠基 復(fù)合材料防護層的成功研制于應(yīng)用；四代戰(zhàn)斗機的“4S”性能特點，十分依賴新材料技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

軍工新材料引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展，奠定我國整體材料基礎(chǔ)。軍工新裝備的牽引是我國的高端新材料技術(shù)快速 發(fā)展的動力源之一，尤其是在國外封鎖的環(huán)境下，軍工材料是我國新材料技術(shù)的突破口，通過近幾年的發(fā)展，可以看到我國正逐漸打破西方列強的圍剿封鎖。以“碳纖維”為例，以往國際碳纖維行業(yè)主要市場被 美日等國壟斷，但隨著我國國家的重點扶持，以及如光威復(fù)材、中簡科技等企業(yè)的不懈努力，通過軍品的 研發(fā)供應(yīng)，我國在高性能碳纖維方面取得了十足的進步，為未來高端民用市場奠定了基礎(chǔ)。

軍工材料正向著“輕量化、高性能化、多功能化、復(fù)合化、低成本化以及智能化”等方向發(fā)展。在航 空航天領(lǐng)域，輕量化意味著飛行器在節(jié)省燃油的同時擴大了作戰(zhàn)半徑，提高了戰(zhàn)場生存力和戰(zhàn)斗力，因此 發(fā)展趨勢是采用輕質(zhì)、高強、高模材料，從而提高結(jié)構(gòu)效率。高性能化是軍工新材料從始至終貫穿的要求， 這種性能體現(xiàn)在多方面，既可以是力學(xué)強度、韌性方面，也可以是耐高溫性能方面等

此外，由于 武器裝備對可靠性的高要求，軍工材料具有性能高于經(jīng)濟性的特點。 新型號、新裝備放量，對高性能材料需求明顯增加。目前在新型武器裝備的應(yīng)用中，鈦合金、高溫合金、以及復(fù)合材料（碳纖維等）等脫穎而出，市場空間不斷增長。以航空領(lǐng)域?qū)Σ牧闲枨髞砜矗?100 多 年來經(jīng)歷了四個階段的發(fā)展，目前正在跨入第五階段，這一階段的特點是：機體結(jié)構(gòu)材料大量使用復(fù)合材料、鈦合金用量不斷創(chuàng)新高。

4、“十四五”軍工材料迎來快速擴張，“軍轉(zhuǎn)民”帶來第二增長動力

下游列裝加速，上游材料供不應(yīng)求。進入“十四五”我國軍工裝備加速建設(shè)，新型號軍機的快速列裝， 以及導(dǎo)彈“數(shù)量級”增量建設(shè)等都對上游材料形成了強勁的需求。疊加“自主可控”增量以及新型號裝備 中高端高性能材料應(yīng)用比例增加，目前軍工產(chǎn)業(yè)鏈中，上游材料呈現(xiàn)出較為強烈的“供不應(yīng)求”，同時也表 現(xiàn)出相較于下游更高的業(yè)績增加彈性。

企業(yè)積極擴產(chǎn)，“十四五”軍工材料產(chǎn)能至少翻番增長。在軍工上游材料整體供不應(yīng)求的環(huán)境下，近年 軍工材料公司相繼出臺了擴產(chǎn)計劃，我們統(tǒng)計了主要軍工材料領(lǐng)域上市公司的擴產(chǎn)計劃，預(yù)計到“十四五”末期產(chǎn)能至少實現(xiàn)翻番增長，高溫合金產(chǎn)能增長 157%、碳纖維產(chǎn)能增加 210%、鈦合金產(chǎn)能增加 138%。再 考慮到新產(chǎn)能爬坡的情況，我們預(yù)計軍工材料“十四五”期間景氣度整體無憂。

鈦合金、高溫合金、碳纖維“十四五”期間市場需求有望維持穩(wěn)定高速增長，市場空間逐漸打開。我 們預(yù)計高端鈦合金、碳纖維、高溫合金三種材料“十四五”期間市場需求的復(fù)合增速分別為 20%、25%以及 16%，假設(shè)三者價格分別為 35 萬元/噸、15 萬元/噸以及 30 萬元/噸來估算，到 2025 年三種材料市場規(guī)模 將分別突破 100 億元、200 億元以及 300 億元。

高端材料“民用”市場給企業(yè)帶來第二增長動力。除去軍品方面的快速增長，材料技術(shù)的成熟也給行 業(yè)帶來了廣闊的“民用”市場，為相關(guān)領(lǐng)域帶來第二增長動力。碳纖維方面，憑借輕量化、高強高模等優(yōu) 異性能，在風(fēng)電、氫能儲存等新能源領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的前景；高溫合金方面，在兩機專項的政策支持下， 我國目前航空發(fā)動機方面將迎來快速發(fā)展，但燃氣輪機方面，目前仍正在啟動中，隨著技術(shù)的成熟，也有 望給高溫合金市場再添發(fā)展動能。

“大飛機”蓄勢待發(fā)，民機市場方興未艾。在第十三屆中國航展上，商飛公布了最新的《中國商飛公 司市場預(yù)測年報（2021-2040）》，同時波音也發(fā)布了最新的中國民航市場展望報告，都上調(diào)了中國民機的市 場空間，預(yù)計未來 20 年，民機市場空間在 9-9.5 萬億之間。那么隨著 C919 的問世，將推動全球民機市場 格局由原來的“AB”向“ABC”發(fā)展。在自主化要求的環(huán)境下，對于這些給航空軍機配套的上游材料企業(yè)來 說，將提供新的市場增量。

二、金屬材料篇

繼石器時代之后出現(xiàn)的銅器時代、鐵器時代，均以金屬材料的應(yīng)用為其時代的顯著標志。雖然非金屬 材料的應(yīng)用不斷提升，但金屬材料憑借其優(yōu)良的性能，仍將有較為廣泛的應(yīng)用，并且前景光明。尤其是一 些新型、高端金屬材料，在軍工、航空航天等領(lǐng)域有著難以替代的地位，并隨著研究的不斷進展，生產(chǎn)出 性能更加優(yōu)良的品種。常用的軍工金屬新材料包括鈦合金、高溫合金、鋁合金以及鎂合金等。

1、鈦合金——新型武器裝備的明星金屬

1.1、鈦合金性能優(yōu)良，在軍工裝備中應(yīng)用廣泛

鈦（Ti）位于元素周期表中ⅣB 族，是一種銀白色的金屬，鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入鋁、錫、釩、鉬、 鈮等其他元素組成的合金，由于其優(yōu)秀的物理性能，被廣泛用于航空航天、船舶、海洋工程、兵器、汽車、 醫(yī)療、化工、冶金、體育休閑等高端工業(yè)制造中，有著“第三金屬”、“空中金屬”、“海洋金屬”等美譽。

鈦的具體優(yōu)勢性能包括：①比強度高：鈦密度為 4.5g／cm 3，比鋼輕 43%，而機械強度卻與鋼相差不多， 比鋁大兩倍，比鎂大五倍，因此表現(xiàn)出較高的比強度（抗拉強度與材料表觀密度之比）；

②耐蝕性好：常溫下，鈦表面易生成一層極薄的致密的氧化物保護膜，可以抵抗強酸甚至王水的作用， 表現(xiàn)出強的抗腐蝕性。鈦合金制成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇 增加 80%。此外，鈦無磁性，不會被水雷發(fā)現(xiàn)，具有很好的反監(jiān)視、監(jiān)測作用。

③具有超導(dǎo)性：鈦具有超導(dǎo)性，純鈦的超導(dǎo)臨界溫度為 0.38-0.4K。常用的鈮鈦合金超導(dǎo)體是超導(dǎo)工 業(yè)的“先導(dǎo)材料”，其成本遠低于其他超導(dǎo)材料，同時還具有如屈伏強度與鋼材接近等優(yōu)點，保證了鈮鈦超 導(dǎo)合金的應(yīng)用優(yōu)勢。

根據(jù)現(xiàn)行國標發(fā)布的《鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分》，鈦及鈦合金相關(guān)種類牌號有 100 個左右。不同類 別的鈦合金，價格也不盡相同，便宜的有每千克一兩百元，貴的甚至上千元。根據(jù)基體組織不同，鈦合金 可以分為α合金（組織穩(wěn)定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強）、β合金（未熱處理即具有較高的強度，淬 火、時效后合金得到進一步強化，室溫強度可達 1372～1666MPa）以及α+β合金（具有良好的綜合性能， 組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合 金強化）。中國分別以 TA、TB、TC 表示。三種鈦合金中很常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切 削加工性很好，α+β鈦合金次之，β鈦合金較差。由于其種類繁多，物化特性也多有不同，因此多種牌號 鈦合金在軍工裝備中應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。

1.1.1、航空領(lǐng)域：鈦合金比重衡量飛機先進程度

由于鈦合金具備密度低、比強度高、耐蝕性好、導(dǎo)熱率低等特點，因此廣泛的應(yīng)用于飛機結(jié)構(gòu)件（如 蒙皮、管材零件、緊固件、各種鈑金件和承力構(gòu)件等）和發(fā)動機（如壓氣盤、靜葉片、動葉片、機殼、燃 燒室外殼、排氣機構(gòu)外殼、中心體、噴氣管、壓氣機葉片、輪盤和機匣等零件）等部位。

鈦合金在航空領(lǐng)域應(yīng)用的必要性：目前新一代飛機的最高航速是音速的 3 倍以上，會使飛機與空氣摩 擦而產(chǎn)生大量的熱，一般在音速 2 倍以下時機身可以用鋁合金，當(dāng)飛行速度達到 2 倍以上時，就必須采用 耐高溫和性能更好的鈦合金，當(dāng)飛行速度超過音速的 3 倍時，機身就要使用更多的鈦合金。

這也是為什么 鈦合金的應(yīng)用水平是衡量飛機選材先進程度的重要標志。在國外第三代戰(zhàn)斗機上，鈦合金用量占機體結(jié)構(gòu) 重量比為 10%～15%，在第四代戰(zhàn)斗機上，用量超過 25%，其中 F-22 高達 41%。航空發(fā)動機的用鈦量也在逐 步增加，國外先進航空發(fā)動機的鈦用量已達 30%左右，例如 V2500 發(fā)動機的鈦用量就高達 31%，第四代發(fā) 動機 F119 的鈦合金用量為 40%。在民用飛機方面，空中客車的鈦用量已從第三代 A320 的 4.5%增至第四代 A340 的 6%，而 A380 中用鈦量占總重量的 10%，單機用鈦材約 60 噸。（報告來源：未來智庫）

1.1.2、航天領(lǐng)域：重大工程建設(shè)及導(dǎo)彈儲備將增加鈦合金需求

航天飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造中考慮最多的就是減重問題，提高結(jié)構(gòu)效益是關(guān)鍵，同時要求結(jié)構(gòu)材料具 有良好的環(huán)境適應(yīng)性，如適應(yīng)高溫、高濕、高鹽等腐蝕性服役環(huán)境等。鈦合金材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼制材料， 在大幅度降低航空航天飛行器的結(jié)構(gòu)重量的同時可提高航空航天飛行器結(jié)構(gòu)的抗腐蝕損壞能力，對增加航 空航天飛行器航射程、降低燃料消耗、延長服役壽命、提高服役可靠性等方面均具有重要意義。因此鈦合 金材料自產(chǎn)生以來特別受到航空航天飛行器設(shè)計者的青睞，鈦合金在航天火箭中所占質(zhì)量為 5%～30%，實 際上沒有一種航天火箭是不使用鈦及鈦合金的。如在前蘇聯(lián)的“能源-暴風(fēng)雪”號、“金星”號、“月球”號、 “和平”號等航天器中得到非常廣泛的應(yīng)用。目前鈦合金在航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要有三方面：

①在火箭發(fā)動機系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著航天飛行器設(shè)計對重量的控制要求越來越苛刻，以固體火箭發(fā)動機為代表的航天動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件， 越來越多的采用鈦合金材料。目前一部分先進的固體火箭發(fā)動機所使用的復(fù)合材料殼體的前后接頭、前后 封頭、前后裙框等支撐部件均采用鈦合金材料制造，常見的材料牌號有 TC4、TC6、TC11 等鈦合金。此外噴 管是固體火箭發(fā)動機的關(guān)鍵部件，在使用過程中承受著高溫高壓的嚴苛考驗，目前絕大部分的固體火箭發(fā) 動機噴管殼體的金屬件采用 TC4、TC8、TC11 等鈦合金材料制造。

②在空間飛行器動力系統(tǒng)中的應(yīng)用

為了實現(xiàn)空間飛行器的發(fā)射減重及有效降低在軌調(diào)姿的動能慣性，目前衛(wèi)星、宇宙飛船等空間飛行器 的推進動力系統(tǒng)大量采用鈦合金材料制造其推進劑儲箱、推進噴管支撐殼體等。

③在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中的應(yīng)用

導(dǎo)彈武器系統(tǒng)為了減輕其發(fā)射重量、增加射程以及提高結(jié)構(gòu)件使用溫度，也開始大量使用鈦合金材料 替代傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)鋼、鋁合金等材料。如新一代的巡航導(dǎo)彈飛行速度由過去的 0.8 馬赫提高到 3.5 馬赫甚至 更高，導(dǎo)彈的表面溫度達到 300℃-650℃，傳統(tǒng)鋁合金材料制造的隔框、蒙皮、油箱等無法滿足要求，必 須使用鈦合金材料制造這些導(dǎo)彈部件。同樣巡航導(dǎo)彈使用的渦噴發(fā)動機動力系統(tǒng)也大量使用鈦合金材料制 造其結(jié)構(gòu)部件，包括壓氣機機匣、壓氣機盤、壓氣機葉片等部件。

1.1.3、船舶軍艦：優(yōu)異的耐蝕性能天生適合艦船

由于鈦合金具有比強度高，且在海水及海洋氣氛下具有優(yōu)異的耐蝕性能，因此在船舶領(lǐng)域也得到了廣 泛的運用。主要應(yīng)用于耐壓艇體、結(jié)構(gòu)件、浮力系統(tǒng)球體，水上船舶的泵體、管道和甲板配件，快艇推進 器、推進軸、水翼艇水翼、鞭狀天線等。目前鈦合金在艦船的應(yīng)用主要集中在一些關(guān)鍵部位，但隨著鈦合 金產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，成本下降，未來艦船鈦合金應(yīng)用占比將不斷提高。

1.2、中游高端鈦材研發(fā)及制造是產(chǎn)業(yè)鏈核心壁壘

鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈上游為鈦金屬冶煉行業(yè)，主要通過冶煉鈦鐵礦或金紅石得到含鈦量較高的海綿鈦，經(jīng)熔 鑄等工序得到鈦錠、鈦合金或鈦粉；再通過加工處理（如軋制、鑄造、鍛造或粉末冶金）后，獲得鈦加工 材；產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)通過購買鈦合金零部件應(yīng)用到各自領(lǐng)域當(dāng)中。

提煉加工難度大，成本較高：鈦元素雖然在地殼中含量高，但是由于活性大，提煉困難，需要經(jīng)過多 次氧化還原過程達到工業(yè)應(yīng)用的品位。通常采用氯還原法提純金屬鈦，熔煉采用多次真空電弧熔煉工藝， 另外鈦合金變形抗力較大，屬于難變形材料，疊加鈦合金材料制備工藝復(fù)雜、流程長等原因致使其成本高。 鈦原料需求升級，質(zhì)量要求提升：我國鈦工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已從 20世紀的以傳統(tǒng)化工為主要 需求的領(lǐng)域，逐漸轉(zhuǎn)向以航空航天、船舶、海洋工程和高端化工裝備為主要需求的領(lǐng)域，鈦原料的需求也 從原來的以工業(yè)級海綿鈦(2 級)為主轉(zhuǎn)向以航空級海綿鈦(0 級)為主要需求，對鈦原料的批次穩(wěn)定性和質(zhì) 量要求更高。

目前國內(nèi)海綿鈦生產(chǎn)原料主要依賴進口，隨著航空級海綿鈦需求的快速增長，軍工行業(yè)對原 料的穩(wěn)定供應(yīng)和品質(zhì)提出了更高的要求。由于我國絕大多數(shù)海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)沒有自己的鈦礦砂資源，這也 對高端鈦產(chǎn)品長期穩(wěn)定供應(yīng)、產(chǎn)品質(zhì)量和成本造成了很大的影響。

海綿鈦價格波動主要受供求關(guān)系影響。海綿鈦作為鈦產(chǎn)品的核心原料，其在鈦材生產(chǎn)成本中占比超 80%， 是影響行業(yè)利潤的重要因素，其價格波動主要受制于供求關(guān)系影響，2014-2016 年由于我國海綿鈦產(chǎn)業(yè)受 庫存積壓、中低端鈦材產(chǎn)能過剩及需求下降等多種因素影響，其價格一直處于低位，后伴隨下游需求的逐 步修復(fù)，海綿鈦價格開始逐步回暖，由 2016 年 6 月末 4.65 萬元/噸漲至 2019 年 8 月的 8 萬元/噸左右。 2021 年初至今，受“雙控”等因素影響，海綿鈦上游鎂錠、四氯化鈦等原材料價格持續(xù)上升，海綿鈦價格 也一路上漲，截至 10 月份價格已經(jīng)突破 8 萬元/噸。近兩年海綿鈦產(chǎn)能快速擴張，因此長期來看，海綿鈦 將由高端需求的持續(xù)提升與下游產(chǎn)能的不斷擴張兩種因素共同主導(dǎo)價格走勢，在需求與供給共同提升的情 況下，海綿鈦價格也將逐步趨穩(wěn)。

軍品高端鈦合金價值高于民用：目前航空航天、軍工裝備等是國內(nèi)高端鈦合金主要需求領(lǐng)域，價格方 面來看在 30-40 萬左右，可以看到產(chǎn)品主要為軍品鈦合金的西部超導(dǎo)噸鈦價格以及毛利率，明顯要高于具 有較大比例民品鈦合金生產(chǎn)的寶鈦股份和西部材料。值得注意的是由于軍品價格相對固定，公司成本的波 動較難向下游轉(zhuǎn)移，因此海綿鈦價格波動，會對軍品毛利率產(chǎn)生影響，一般海綿鈦價格每提升 1 萬元，對 軍品鈦合金毛利率影響在 3%左右。

存在“卡脖子”情況，差距不斷縮減：目前，我國高端需求用航空級海綿鈦、3D 打印用鈦粉、航空緊 固件用鈦合金棒絲材、船舶用鈦合金寬厚板坯等產(chǎn)品由于在批次穩(wěn)定性上還與國外有一定的差距，仍需進 口，一部分關(guān)鍵核心技術(shù)沒有完全自主可控。但通過國內(nèi)企業(yè)的裝備進步技術(shù)創(chuàng)新，差距正逐步縮減，產(chǎn) 品質(zhì)量不斷提高。

中高端領(lǐng)域的鈦材需求量呈加速增長勢頭：2020 年，我國鈦工業(yè)不論在產(chǎn)量、產(chǎn)能和經(jīng)濟效益上都取 得了突飛猛進的發(fā)展，其中，高端化工、航空航天、海洋工程、船舶和體育休閑等中高端領(lǐng)域的鈦材需求 量呈加速增長勢頭，平均增長幅度在 20%以上，醫(yī)療行業(yè)受疫情影響需求有所回落，低端的電力和制鹽等 行業(yè)也有一定的增長，但增幅不大，行業(yè)整體盈利能力進一步增強。以軍工為代表的高端行業(yè)需求拉動下， 促使我國鈦材產(chǎn)量連續(xù)第 6 年呈穩(wěn)步快速增長的勢頭，鈦材產(chǎn)量由 2015 年的 4.86 萬噸上升到 2020 年的 9.70 萬噸，增長幾乎翻倍。

高端用鈦占比依舊偏低，未來增長空間廣闊：從全球市場需求結(jié)構(gòu)來看，鈦合金主要應(yīng)用于航空工業(yè)、 國防軍工以及其他工業(yè)。其中，在航空工業(yè)的應(yīng)用需求最大，約占 50%，主要是用于飛機和發(fā)動機的制造。 但是對比國內(nèi)來看，鈦制品需求結(jié)構(gòu)存在明顯差異，在擁有發(fā)達的航空航天和軍工國防工業(yè)的北美和歐盟 地區(qū)，尤其是美國，50%以上的鈦制品需求來自于航空航天和軍工國防領(lǐng)域。我國雖然是全球最大的鈦金屬 生產(chǎn)國和消費國之一，但是我國鈦制品需求大部分來自化工領(lǐng)域，應(yīng)用主要為抗腐蝕材料，技術(shù)含量相對 不高，航空航天領(lǐng)域高端需求，雖然近兩年占比有所提升，但仍只占 18.4%（1 萬噸）左右，遠不及國際平 均水平。

“十四五”軍隊加速建設(shè)，航空航天領(lǐng)域?qū)⑦M一步拉動鈦合金行業(yè)景氣度：2021 年起中國“十四五” 規(guī)劃和軍隊現(xiàn)代化建設(shè)正式進入加速期，有望進一步促進航空航天、軍工裝備等高端領(lǐng)域用鈦的大幅提升。 尤其是在航空領(lǐng)域，隨著我國大飛機自主建設(shè)和軍機迎來快速換代窗口期，軍民兩方面的飛機需求將會持 續(xù)放量。我國航空領(lǐng)域的大跨越式發(fā)展將帶動產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司加速轉(zhuǎn)型和成長，航空需求放量將大幅帶動 高端鈦材需求，拉動行業(yè)高景氣發(fā)展。 從鈦合金在飛機中應(yīng)用來看，民機約為 5%-15%、軍機約為 10%-30%。

民機方面，根據(jù)中國商飛公司市場預(yù)測年報（2021-2040），預(yù)計 2021-2040 年中國將累計交付 9084 架 新機，假設(shè)這些新增飛機都是我國自產(chǎn)型號，那么預(yù)計未來二十年鈦合金需求總量在 38 萬噸，算上商用 飛機發(fā)動機的 11 萬噸需求，民用航空需求總量將達到 50 萬噸左右，市場空間在 2000 億規(guī)模。

1.4、鈦合金的“百貨商店”與“專賣店”式競爭格局

軍用高端鈦合金與國外不直接競爭，但仍有一定差距：盡管近年來我國鈦合金材料的研究工作已取得 了顯著的進展，但高端領(lǐng)域用鈦合金產(chǎn)品的品質(zhì)與國外相比還有很大的差距，如鈦合金擠壓型材、模鍛件、大型鈦合金寬厚板、大型鈦合金鑄件、航空緊固件用鈦合金棒絲材等，亟需我國鈦行業(yè)提高產(chǎn)品品質(zhì)，以 充分滿足國防軍工對鈦合金的發(fā)展需要。目前國外的主要廠商有日本東邦鈦公司、美國鈦金屬公司、俄羅 斯 VSMPO-AVISMA 等。由于各國對軍工材料的出口均有嚴格的限制，因此目前國內(nèi)高端鈦合金軍工市場方 面基本上不會面臨來自國外公司的競爭。但未來隨著我國民用航空大飛機的落地批產(chǎn)，一方面打開了市場 空間，另一方面也將在民用航空鈦合金方面與國際鈦合金龍頭企業(yè)形成競爭。

鈦加工行業(yè)已形成國有大型企業(yè)為龍頭的格局：目前，我國鈦加工行業(yè)通過近 10 年的結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn) 型升級，已形成以寶鈦股份、西部超導(dǎo)、西部材料和金天鈦業(yè)等國有大型企業(yè)為代表的一線龍頭企業(yè)，他 們以各自的多年行業(yè)技術(shù)積累和背景為依托，不論在產(chǎn)量還是利潤水平方面，均取得了近 10 年來的最好 水平。

“十四五”紛紛出臺擴產(chǎn)計劃：2021 年三家鈦合金上市企業(yè)分別公告擴產(chǎn)計劃，2020 年寶鈦集團提 出了在“十四五”末，鈦材市場占有率居世界第一、鈦材產(chǎn)量達到 5 萬噸的目標計劃；西部材料預(yù)計募投 項目達產(chǎn)后鈦合金總體產(chǎn)能達 1 萬噸；西部超導(dǎo)預(yù)計募投項目達產(chǎn)后鈦合金產(chǎn)能將超 1 萬噸，綜合來看三 家企業(yè)到十四五末期，鈦合金總產(chǎn)能將超 7 萬噸，我們預(yù)計其中軍品產(chǎn)能有望達到 3 萬噸左右。

“百貨商店”與“專賣店”式競爭格局：從歷史來看，寶鈦、西部超導(dǎo)和西部材料同源，原先三家是 一家，是國家建設(shè)的軍工服務(wù)研究地，最早在寶雞是研究院加上加工廠，一直到 80 年代中期。研究院獨立 成為西北有色金屬研究院，從寶雞搬遷西安，之后先后成立西部材料和西部超導(dǎo)。西部材料最開始從事稀 有難熔金屬，后面西部鈦業(yè)和西部材料重組，加入了鈦合金業(yè)務(wù)。西部超導(dǎo)最早是做超導(dǎo)材料，鈦合金也是后續(xù)發(fā)展加入的業(yè)務(wù)。

從目前來看，由于歷史地位的存在，寶鈦是產(chǎn)業(yè)化最長、最大、材料品種最全的 鈦合金生產(chǎn)企業(yè)，可以看為是鈦合金的“百貨商店”。而西部材料與西部超導(dǎo)兩家實控人同為西北有色金屬 研究院，因此存在同業(yè)競爭限制，致使西部材料主要是鈦合金板材、管材，西部超導(dǎo)主要是鈦合金棒絲材。 兩家各自在自己領(lǐng)域有較強的競爭力，可以看做是某一類鈦合金的“專賣店”。

1.5、小結(jié)

鈦合金憑借其密度低、比強度高、耐蝕性好、導(dǎo)熱率低等特點，在航空航天、船舶軍艦等領(lǐng)域中廣泛 應(yīng)用。目前，我國鈦行業(yè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整已初見成效，已由過去的中低端化工、冶金和制鹽等行業(yè)需求，正快 速轉(zhuǎn)向中高端的軍工、高端化工(PTA 裝備)和海洋工程等行業(yè)發(fā)展，行業(yè)利潤由上述中低端領(lǐng)域正逐步快 速向以軍工為主要需求的高端領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。伴隨著“十四五”的到來，高端軍用鈦合金在下游需求旺盛的環(huán) 境下，供不應(yīng)求，行業(yè)迎來高端產(chǎn)能快速擴張的窗口期。

2、高溫合金——現(xiàn)代物理冶金學(xué)和冶金工藝的集大成材料

2.1、高溫合金是現(xiàn)代航空發(fā)動機的基石

高溫合金是以金屬鎳、鐵、鈷元素為基體，能在 600℃以上的高溫下承受一定應(yīng)力長期工作，并具有 優(yōu)異抗氧化、抗腐蝕能力的一類先進結(jié)構(gòu)材料。

高溫合金的最大特點不是其絕對熔點很高，而是在高溫下仍然具有良好的特性：盡管純金屬材料中有 熔點高達 2000℃以上的，如鎢（3390℃）、鉭（2996℃）、鉬（2610℃）和鈮（2468℃）等，可是在遠低于 其熔點下，其力學(xué)強度就迅速下降，高溫氧化、腐蝕嚴重，因而，極少用純金屬直接作為超耐熱材料。相 比普通金屬，高溫合金在復(fù)雜工作環(huán)境下的性能優(yōu)異：①高溫強度；②抗氧化性；③抗熱腐蝕；④抗疲勞 性；⑤斷裂韌性；⑥內(nèi)部組織穩(wěn)定，使用可靠。雖然性能優(yōu)異但高溫合金制備難度較大，歐美也稱其為超 級合金。正如劍橋大學(xué)材料學(xué)家 R.W.Cahn 教授所述：“高溫合金結(jié)合并利用了現(xiàn)代物理冶金學(xué)和冶金工藝 的所有資源，顯示了人類為實現(xiàn)極富挑戰(zhàn)性的目標而做出的卓越成就。”

2.1.1、航空領(lǐng)域：現(xiàn)代航空發(fā)動機中，高溫合金占總重量的 40%～60%

高溫合金主要應(yīng)用于航空發(fā)動機，航空發(fā)動機被稱為“工業(yè)之花”，是航空工業(yè)中技術(shù)含量最高、難度最大的部件之一。作為飛機動力裝置的航空發(fā)動機，尤其重要的是金屬結(jié)構(gòu)材料要具備輕質(zhì)、高強、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能，而這些幾乎是結(jié)構(gòu)材料中最高的性能要求。在現(xiàn)代燃氣渦輪航空發(fā)動機 中，高溫合金材料的用量占發(fā)動機總重量的 40%-60%。

高溫合金主要用于發(fā)動機四大熱端部件：燃燒室、 導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤，此外，還用于機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。 航空發(fā)動機的技術(shù)進步與高溫合金的發(fā)展密切相關(guān)，軍用航空發(fā)動機通常可以用其推重比（推力/重 量）來綜合地評定發(fā)動機的水平。提高推重比最直接和最有效的技術(shù)措施是提高渦輪前的燃氣溫度，因此 高溫合金材料的性能和選擇是決定航空發(fā)動機性能的關(guān)鍵因素。隨著航空裝備的不斷升級，對航空發(fā)動機 推重比的要求不斷提高，發(fā)動機對高性能高溫合金材料的依賴越來越大。

2.1.2、航天領(lǐng)域：高溫合金材料技術(shù)的發(fā)展直接影響航天發(fā)動機研制水平

高溫合金主要應(yīng)用于火箭或?qū)椀群教炱髦袆恿Σ糠郑ㄒ簹湟貉酢⒁貉趺河汀⑷細鉁u輪、沖壓發(fā)動機） 的承力熱端部件（渦輪泵彎通、法蘭盤、石墨舵緊固件等），還包括火箭渦輪轉(zhuǎn)子、燃燒室等。航天發(fā)動機 中的特殊工作環(huán)境要求其使用的材料必須能夠承受高溫、高壓、高的溫度梯度變化、高動態(tài)載荷和特殊介 質(zhì)的考驗，因此對材料的綜合性能和加工性能提出了很高的要求。高溫合金材料已經(jīng)占據(jù)了航天發(fā)動機相 當(dāng)大的比重，接近總重量的一半，高溫合金材料技術(shù)的發(fā)展直接影響航天發(fā)動機研制水平。

高溫合金材料技術(shù)的發(fā)展直接影響航天發(fā)動機研制水平。火箭發(fā)動機性能落后的根本原因在于高溫合 金材料的差距。火箭發(fā)動機燃燒室需承受高溫（3000-4000℃）、高壓（20MPa）和高流速（2500-5000m/s） 燃氣沖刷，對高溫合金材料要求極高；高性能渦輪泵需承受超低溫液氧和燃料的沖刷，且轉(zhuǎn)速高、壓力大、 密封性要求高，是液體火箭發(fā)動機最核心的部件，對高溫合金原材料及制造工業(yè)提出了很高的要求。

2.1.3、船舶軍艦：集中應(yīng)用在艦船的動力裝置中

高溫合金在船舶軍艦中的應(yīng)用也主要是集中在動力裝置的結(jié)構(gòu)件和動力裝置中使用的大量高溫螺栓。 世界各國艦艇動力設(shè)備分主動力（主要是大型柴油機或核反應(yīng)堆）和輔助動力（主要是燃氣輪機），兩部分 都需要使用大量的高溫合金。柴油機具有熱效率高、功率范圍廣等優(yōu)點，在艦船動力裝置中所占份額極大， 高溫合金主要應(yīng)用于大型柴油機的預(yù)燃室噴嘴、高溫耐腐蝕的彈性件和緊固件、氣閥和氣閥座合金、增壓 渦輪、增壓器以及排氣系統(tǒng)。而燃氣輪機中需要用到高溫合金的部位則包括空氣壓縮機、燃燒室、葉輪系 統(tǒng)及齒輪減速器。噴射到葉輪上的氣體溫度高達 1300℃，因此葉輪系統(tǒng)需要選用高溫合金材料。

2.2、分類多、品種多，對研發(fā)實力、經(jīng)驗積淀要求高

高溫合金可有多種分類方法：按主要元素可分為鐵基、鎳基和鈷基三類高溫合金；按制備工藝可分為 變形（牌號 GH）、鑄造（等軸晶——牌號 K、定向柱晶——牌號 DZ 和單晶——牌號 DD）、粉末（牌號 FGH） 和金屬間化合物高溫合金（牌號 JG）四大類高溫合金；按強化方式可分為固溶強化、時效強化、氧化物彌 散強化和晶界強化。

鎳基高溫合金應(yīng)用范圍最廣：相較于鐵基和鈷基，鎳基高溫合金應(yīng)用范圍最廣，占比達 80%，主要是 得益于其在高溫時強度更高；鐵基高溫合金則是從不銹鋼發(fā)展起來的，優(yōu)勢在于有較好的中溫力學(xué)性能和 良好的熱加工塑性，合金成分比較簡單，成本較低；鈷基高溫合金，高溫強度、抗熱腐蝕和抗氧化能力具 有一定優(yōu)勢，但鈷是一種重要戰(zhàn)略資源，世界上大多數(shù)國家缺鈷，以致鈷基合金的發(fā)展受到限制。相比較 鈷基更適合作為高溫靜止零件的材料，鎳基則更適合作為高溫轉(zhuǎn)動零件的材料。

變形高溫合金占比高、種類多：變形高溫合金在整個高溫合金的產(chǎn)量中占比為 70%以上，產(chǎn)品種類也 相對最多，在航空發(fā)動機里可用于制造盤軸、機匣、燃燒室、緊固件等多種零件；鑄造高溫合金多用于制 造航空發(fā)動機中的機匣、葉片等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件；粉末高溫合金方面，主要用于航空發(fā)動機中的盤軸類鍛 件，通常情況下服役條件較變形高溫合金更為苛刻。 高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈上游為金屬冶煉行業(yè)，主要通過冶煉金屬礦石得到金屬原材料。通過對金屬原材料進 行加工處理（如軋制、鑄造或粉末冶金）后，獲得變形高溫合金、鑄造高溫合金或粉末高溫合金；產(chǎn)業(yè)鏈 下游企業(yè)通過購買高溫合金零部件應(yīng)用到各自領(lǐng)域的機械設(shè)備當(dāng)中。由于高溫合金多數(shù)非標準化產(chǎn)品，產(chǎn) 品類型隨著下游需求不同而異，所以高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈相對較短，屬于以技術(shù)為核心的產(chǎn)業(yè)。

整個軍工材料領(lǐng)域盈利能力最強的品種之一：高溫合金是整個特鋼行業(yè)或者說是整個軍工材料領(lǐng)域盈 利能力最強的品種之一。高溫合金因其原材料成本高、制備工藝復(fù)雜等原因，售價普遍較高。高溫合金售 價一般在數(shù)萬元至百萬元之間，常見品種預(yù)計平均價格在 15-30 萬元左右。

國外發(fā)達國家先發(fā)優(yōu)勢，我國高溫合金起步較晚：高溫合金誕生于 20 世紀初期的美國，被用作車站 的防腐支架。從二戰(zhàn)開始，高溫合金的研制進入了高速發(fā)展時期并大量應(yīng)用。由于高溫合金初期主要為軍 事服務(wù)，到五十年代，幾大軍事強國英、美、前蘇聯(lián)等國各自形成了自己的高溫合金體系及相應(yīng)的高溫合 金行業(yè)。相比較其他軍事強國，我國高溫合金起步較晚，技術(shù)水平與生產(chǎn)規(guī)模方面，與美國、俄羅斯等國 仍有著較大差距。尤其是近些年我國加大研制高性能航空航天發(fā)動機力度，導(dǎo)致高溫合金材料在供應(yīng)上無 法滿足應(yīng)用需求，而在涉及航天航空、國防等領(lǐng)域的高溫合金產(chǎn)品，發(fā)達國家作為戰(zhàn)略軍事物資，從不出 口，進一步增加了我國軍用高溫合金的缺口，同時也制約了我國高性能航空發(fā)動機發(fā)展。

供給與需求之間存在較大缺口，仍然依賴進口：國產(chǎn)高溫合金在合金純凈度、組織均勻度、加工工藝 控制和產(chǎn)品合格率等方面與美國、俄羅斯等國的產(chǎn)品仍存在差距，這些差距使得中國廠商主要集中在中低 端產(chǎn)品的制造上，高端產(chǎn)品產(chǎn)能不足，仍然依賴于進口。同時目前中國高溫合金生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能有限，供給 與需求之間存在較大缺口，燃氣輪機與核電等高端民用領(lǐng)域的高溫合金仍主要依賴進口。（報告來源：未來智庫）

2.3、高溫合金供不應(yīng)求，“兩機專項”拉動需求

高溫合金供不應(yīng)求，未來增量來自中國：高溫合金是鋼鐵材料金字塔的頂端材料。目前，受到世界航 空制造業(yè)分布的影響，全球的高溫合金主要消費地集中在歐美等航空制造業(yè)比較發(fā)達的國家或地區(qū)，特別是在航空制造業(yè)為發(fā)達的美國；中國及其他各地高溫合金的消費量比較小。據(jù)統(tǒng)計，世界高溫合金消費市 場中，美國是主要的高溫合金消費市場，占比 48%；其次為歐洲，占比 25%；亞洲地區(qū)消費占比則為 22%左 右，其他地區(qū)為 5%。

我國高溫合金近幾年供需走勢持續(xù)增長，年增速保持在 20-30%，整體表現(xiàn)出供不應(yīng)求的態(tài)勢，2019 年 我國高溫合金市場規(guī)模達到 169.8 億元，同比增長 33.52%。 國內(nèi)高溫合金產(chǎn)能供給有限，長期存在較大的供需缺口。據(jù)統(tǒng)計，2019 年我國高溫合金產(chǎn)量約 2.76萬噸，但高溫合金整體市場需求約為 4.82 萬噸，供需缺口達 2.06 萬噸。

“兩機專項”加速推進，高溫合金潛在需求提升：“兩機專項”主要是航空發(fā)動機和燃氣輪機兩個重大 專項，兩機的基本原理相同。航空發(fā)動機專項方面，將重點聚焦渦扇、渦噴發(fā)動機領(lǐng)域，同時兼顧有一定 市場需求的渦軸、渦槳和活塞發(fā)動機領(lǐng)域，主要研發(fā)大涵道比大型渦扇發(fā)動機、中小型渦扇/渦噴射發(fā)動 機、中大功率渦軸發(fā)動機等重點產(chǎn)品；燃氣輪機專項的主要目標為，2020 年實現(xiàn) F 級 300MW 燃機自主研 制，2030 年實現(xiàn) H 級 400MW 燃機自主研制。

火箭發(fā)動機方面，我國的“長征”系列火箭以及“神舟”系列飛船，發(fā)動機的核心部分都采用了高溫 合金材料。2021 年，中國全年發(fā)射次數(shù)首次突破 40 次，那么 預(yù)計“十四五”期間，我國航天發(fā)射次數(shù)有望超過 200 次。根據(jù)《液體火箭發(fā)動機的結(jié)構(gòu)質(zhì)量》，火箭發(fā)動 機核心部件渦輪泵質(zhì)量占發(fā)動機質(zhì)量的 20-26%，燃燒室質(zhì)量占發(fā)動機質(zhì)量的 1.2-3.3%。我國未來主力運 載火箭長征七號采用的 YF-100 液氧-煤油火箭發(fā)動機單臺質(zhì)量為 1.9 噸，每枚火箭采用 6 臺 YF-100 火箭 發(fā)動機，則每枚火箭渦輪泵及燃燒室總質(zhì)量，即每枚長征七號火箭所用高溫合金部件質(zhì)量約為 2.88 噸，我 們假設(shè)每枚火箭所用高溫合金質(zhì)量在 3 噸左右，按 20%-25%的成材率來看，預(yù)計“十四五”期間我國火箭 發(fā)射需求高溫合金在 2400-3000 噸，每年需求或超過 500 噸。

燃氣輪機方面，廣泛應(yīng)用于發(fā)電、船艦和機車動力、管道增壓等能源、國防、交通領(lǐng)域，是關(guān)系國家 安全和國民經(jīng)濟發(fā)展的高技術(shù)核心裝備，屬于高科技產(chǎn)業(yè)。可分為微型、輕型和重型三類，其中重型燃氣 輪機是我國要重點發(fā)展的對象。 在艦船領(lǐng)域，我國與歐美等軍事強國存在巨大的差距。當(dāng)前，國外現(xiàn)代大、中型水面艦艇和高性能艦 船都基本采用燃氣輪機作為主要動力裝置。

據(jù) 1981～2008年國外艦船動力裝置統(tǒng)計，3/4 的水面艦船采用了燃氣輪機(含柴-燃聯(lián)合)。相比之下，我國軍艦動力燃氣輪機化率遠低于老牌海軍強國，艦艇以燃氣輪機作為動力是未來軍艦升級換代下的必然趨勢，替代空間巨大。隨著我國 QC280/QD280等艦船燃氣輪機的問世，標志著我國國產(chǎn)艦船用燃氣輪機完成國產(chǎn)化。假設(shè)單臺燃氣輪機重量為 25 噸，高溫合金重量占比 40%， 成材率 25%，我們預(yù)計未來 10 年我國艦船高溫合金需求量在 3.6 萬噸左右。

在民用領(lǐng)域，發(fā)電用燃氣輪機、天然氣傳輸用燃氣輪機在“西氣東輸”、“北氣南下”以及“雙碳”政 策的支持下，未來都將是重點的建設(shè)工程，尤其是燃氣發(fā)電項目具有能源轉(zhuǎn)換效率高、污染物排放少、啟 停迅速、運行靈活等特點。 除去兩機項目，高溫合金在汽車、核電等多領(lǐng)域均有應(yīng)用，過去五年我國高溫合金需求量年復(fù)合增速 為 19%左右，我們以 15%左右的增速對十四五期間進行測算，預(yù)計到 2025 年我國高溫合金年需求量將超過 10 萬噸，市場規(guī)模有望超過 300 億元。

2.4、競合關(guān)系為主，共同滿足市場需求

國際方面高溫合金行業(yè)呈現(xiàn)寡頭特征：高溫合金行業(yè)需要依托強大的生產(chǎn)和研發(fā)技術(shù)方能保障企業(yè)的 正常運行，同時該行業(yè)無論軍品和民品均涉及到產(chǎn)品認證問題，特別是軍品的認證，周期長，審核嚴，可 以說為該行業(yè)構(gòu)筑了天然的進入壁壘，全球范圍僅不超過 50 家企業(yè)具有生產(chǎn)航空航天用高溫合金的能力， 主要集中在美、英、法、德等國，行業(yè)呈現(xiàn)寡頭特征。例如國際因科合金公司、漢因斯·司泰特公司、卡 本特公司等公司主要負責(zé)母合金的冶煉、生產(chǎn)，先進高溫合金如粉末高溫合金和單晶高溫合金主要由三大航空發(fā)動機生產(chǎn)商（通用電氣、羅爾斯·羅伊斯和普拉特·惠特尼）主導(dǎo)，少數(shù)企業(yè)如 PCC、ATI 等產(chǎn)業(yè)鏈 布局范圍較廣。對于我國來說，技術(shù)相對成熟的變形合金、等軸合金逐步開始替代俄羅斯、美國高溫合金， 未來國產(chǎn)化率將逐步提高。

我國已形成一定規(guī)模擁有較先進技術(shù)裝備的生產(chǎn)基地：高溫合金尤其是高性能高溫合金市場仍主要依 賴進口，但隨著國產(chǎn)化越來越迫切，國產(chǎn)企業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，開始承擔(dān)航空發(fā)動機、燃氣輪機等高端裝備 用高溫合金的研制和生產(chǎn)任務(wù)。中國高溫合金的研發(fā)起步于 20 世紀 50 年代，經(jīng)過 50 多年發(fā)展，現(xiàn)在已 形成自己的高溫合金體系，目前已形成一定規(guī)模擁有較先進技術(shù)裝備的生產(chǎn)基地。一類是以撫順特鋼、寶 鋼特鋼、長城特鋼等特鋼企業(yè)的高溫合金冶煉基地，另一類是以鋼研總院、中科院金屬所、北京航材院為 代表的研究、生產(chǎn)基地，如鋼研高納、中科三耐等，同時一些民營企業(yè)通過自身的戰(zhàn)略發(fā)展、研發(fā)投入， 在高溫合金領(lǐng)域中也逐漸成長，成為行業(yè)內(nèi)重要的組成部分，如圖南股份、隆達股份等公司。

2.5、小結(jié)

高溫合金憑借其耐高溫、高強度、耐腐蝕、抗疲勞等特點，在航空航天、船舶軍艦等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛， 是動力裝置向更高性能發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。現(xiàn)階段我國高溫合金產(chǎn)業(yè)整體呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的態(tài)勢，目前 全球高溫合金技術(shù)集中在老牌軍事強國美、歐、俄手中，我國高溫合金產(chǎn)業(yè)在近些年加速追趕，但從產(chǎn)品 上仍然存在差距，這些差距根源是體現(xiàn)在技術(shù)及經(jīng)驗積累方面。

3、鋁合金——軍事工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬結(jié)構(gòu)材料

3.1、低成本及高模量，軍工行業(yè)競爭優(yōu)勢明顯的結(jié)構(gòu)材料

鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素，是世界上產(chǎn)量和用量僅次于鋼鐵的有色金屬，密度僅為 2.7g/cm， 約為鋼的 1/3。由于純鋁較軟、強度低，所以通過在鋁中加入少量元素（如鎂、銅、鋅、硅、鋰等）制得 性能更佳的鋁合金。由于鋁合金具備優(yōu)良的力學(xué)性能和抗腐蝕性能，是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬 結(jié)構(gòu)材料，在建筑、航空航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。

鋁合金在力學(xué)、化學(xué)等方面均具備優(yōu)良的性質(zhì)：①力學(xué)方面，主要體現(xiàn)在密度低，強度較高，模量高 等方面。鋁的密度僅為 2.7g/cm，與其他金屬相比質(zhì)量較輕，僅為鋼的 1/4，因此適合應(yīng)用于對輕質(zhì)化要求 較高的領(lǐng)域；②化學(xué)性質(zhì)方面，由于鋁合金在空氣中表面可以生成一層致密的氧化物薄膜，具有保護自身 防止深層氧化的作用，因此具有出色的耐腐蝕性質(zhì)，化學(xué)組成十分穩(wěn)定。③鋁合金的塑性很好，可加工成 各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，因此在工業(yè)上使用十分廣泛，使用量僅次于鋼。 目前，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)的不同成份的鋁合金有 250 多種。為了便于區(qū)分，根據(jù)合金成分的不同，我國 采用國際通用的四位數(shù)字牌號法分類，以便生產(chǎn)現(xiàn)場標記和記憶和計算管理。在軍事工業(yè)中應(yīng)用的鋁合金 主要有鋁鋰合金、2XXX（A1-Cu-Mg）系列和 7XXX 系列鋁合金等。

鋁鋰（Al-Li）合金，是近年來航空材料中發(fā)展最迅猛的輕量化材料，具有密度低、彈性模量高、比剛 度高、疲勞性能好、耐腐蝕等特點，取代常規(guī)鋁合金后，質(zhì)量可減輕 10%-20%，剛度提高 15%-20%。我國自 主研制的 Al-Li 合金牌號極少，僅 1420 合金獲得應(yīng)用，C919 客機使用的鋁鋰合金由美國鋁業(yè)公司提供。 國內(nèi)僅能生產(chǎn) 1420、2195、2197、2A97 等有限合金牌號，航空高端應(yīng)用領(lǐng)域尚未實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。因此開展 新型鋁鋰合金設(shè)計、超大規(guī)格鑄錠制備和深加工技術(shù)具有重要意義。

2XXX（A1-Cu-Mg）系鋁合金，具有高的抗拉強度、韌性和疲勞強度，良好的耐熱、加工及焊接性能， 被廣泛應(yīng)用于空天、汽車及兵器工業(yè)等領(lǐng)域。國外在 2024-T351 鋁合金厚板基礎(chǔ)上，已開發(fā)出了具有不同 強度、韌性、疲勞、耐腐蝕性能匹配的 2324、2624 等機翼下翼面用高損傷容限鋁合金，并實現(xiàn)裝機應(yīng)用。 我國裝備型號向輕量化、長壽命、高可靠、低成本方向發(fā)展，對機身蒙皮材料的斷裂韌性、抗裂紋擴展能 力和耐蝕性能具有較高的要求，迫切需要開展高損傷容限 2XXX 系鋁合金的開發(fā)工作，未來，復(fù)合微合金化 將是 Al-Cu-Mg 系高強鋁合金一個重要發(fā)展方向。

7XXX 系鋁合金，具有較好的耐應(yīng)力腐蝕性能，是鋁合金中強度最高的一個系列，是國際上公認的航空 主干材料。最近，國外開發(fā)了 7055 合金（Al8Zn-2.05Mg-2.3Cu-0.16Zr），其在 T77511 狀態(tài)下屈服應(yīng)力超 過了 620MPa，用于波音 777 飛機，減重 635kg。目前我國航空用 7XXX 系鋁合金缺乏系統(tǒng)的合金設(shè)計和制 備加工技術(shù)，某些產(chǎn)品完全依靠進口。開發(fā)新型 7XXX 系鋁合金具有重要意義。

鋁合金應(yīng)用成本較低，競爭優(yōu)勢明顯：以鋁鋰合金為例，在鋁合金中加入鋰既能降低密度又能提高彈 性模量（向鋁金屬中每添加1%的鋰，鋁合金的密度就下降約 3%，而其彈性模量則會上升約 6%），從而鋁鋰 合金成為復(fù)合材料(碳纖維復(fù)材)強有力的競爭產(chǎn)品。據(jù)波音飛機公司測試，采用鋁鋰合金制造波音飛機， 其重量可以減輕 14.6%，燃料節(jié)省 5.4%，飛機制造成本可下降2.1%，每架飛機每年的飛行費用可降低 2.2%。

由于鋁鋰合金的成本大約只是復(fù)合材料(碳纖維復(fù)材)的 10%，因而在應(yīng)用上具有明顯的比較優(yōu)勢。所以， 鋁合金是武器輕量化首選的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。鋁合金在航空工業(yè)中主要用于制造飛機的蒙皮、隔框、長梁和珩條等；在航天工業(yè)中，鋁合金是運載火箭和宇宙飛行器結(jié)構(gòu)件的重要材料，在兵器領(lǐng)域，鋁合金已成功 地用于步兵戰(zhàn)車和裝甲運輸車上，一些新型榴彈炮炮架也大量采用了新型鋁合金材料。

3.1.1、航空領(lǐng)域：占比逐步減少，但以高性能鋁合金應(yīng)用為主

鋁合金在航空產(chǎn)業(yè)主要用作結(jié)構(gòu)材料，如蒙皮、框架、螺旋槳、油箱、壁板和起落架支柱等。根據(jù)飛 機不同的使用條件和部位，主要用了三種鋁合金： ①高強鋁合金（主要用于飛機機身部件、發(fā)動機艙、座椅、操作系統(tǒng)等）； ②耐熱鋁合金（主要用于靠近發(fā)動機的機艙、空氣交換系統(tǒng)等）； ③耐蝕鋁合金（主要用于水上飛機）。 高強鋁合金由于具有高的比強度、比模量和良好的斷裂韌性、抗疲勞、耐腐蝕等性能，一直被用作飛 機的主要結(jié)構(gòu)材料。并且，由于鋁的資源豐富，鋁合金性能優(yōu)良、易加工成形、價格合理、可回收性強等 諸多優(yōu)點，加上材料合金化與制備技術(shù)的不斷進步保證了其在航空領(lǐng)域有很強的競爭力，一直是軍用飛機 結(jié)構(gòu)的首選材料。

國產(chǎn)渦扇支線客機 ARJ21 選用了符合國際先進標準即美國航空材料標準（AMS）的鋁合金，包括板材、 箔材、型材、管材、棒材、鍛件等多種規(guī)格材料，鋁結(jié)構(gòu)質(zhì)量占總質(zhì)量的 75%。選用的鋁合金基本與 B777 飛機一樣，在飛機的主要結(jié)構(gòu)件上選用了綜合性能較好的第四代高強耐損傷鋁合金。機翼下壁板采用高損 傷容限型的鋁合金，機翼上壁板采用高強耐蝕的預(yù)拉伸厚板。其他承力構(gòu)件如機翼梁、機身桁條、機身框 架、隔框、機翼上桁條、翼肋和翼梁等部位也使用了大量鋁合金。

3.1.2、航天領(lǐng)域：輕量化關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件

在任何發(fā)射航天器的火箭到航天器上都用了鋁。從中國的長征一號火箭到長征四號火箭的結(jié)構(gòu)多為金 屬板材和加強件組成的硬殼、半硬殼式結(jié)構(gòu)，材料多為比強度和比剛度高的鋁合金，也采用了一部分不銹 鋼、鈦合金和非金屬材料，但鋁合金占結(jié)構(gòu)材料總質(zhì)量的 70%以上。 長征一號至四號火箭的結(jié)構(gòu)材料基本上是鋁合金，大多采用 2024 與 7075 鋁合金，也有采用 2219 鋁 合金。此外，鋁合金也用于制造燃料箱和助燃劑箱。 在航天產(chǎn)業(yè)開發(fā)初期，美國采用 2014 鋁合金，后來，由于自動焊接技術(shù)的開發(fā)與成熟，改用 2219 鋁 合金。

3.1.3、船舶軍艦：在艦艇上廣泛應(yīng)用

鋁合金在艦艇上獲得了廣泛的應(yīng)用，在建造航空母艦、巡洋艦、護衛(wèi)艦、導(dǎo)彈驅(qū)逐艦、潛艇、快艇、 炮艇、登陸艇時，應(yīng)用鋁合金的實例很多。 鋁合金在航空母艦上的應(yīng)用：鋁合金在航母上的應(yīng)用部位從飛機起飛和降落的部分甲板、巨大的升降 機、大量管道，覆蓋到舷窗蓋、吊燈架、門、艙室隔壁、艙室裝飾、家具、廚房設(shè)備和部分輔機等。例如， 美國“企業(yè)”號航空母艦的四個巨大的升降機是用鋁-鎂合金焊接的。“遼寧”號航母的鋁材用量估計約 650t， 合金多為 5052 與 6063。

合金在快艇及高速船上的應(yīng)用：對于快艇艇體材料和高速船船體材料，一般要求在保證足夠的強度 和剛度的條件下，盡量減輕質(zhì)量，并要求材料具有良好的耐海水腐蝕性能和可焊性。美國從 300 多噸的大 型反潛水翼研究船、200 多噸的炮艇及導(dǎo)彈水翼艇，到 PTF 級快艇、LCM8 登陸艇等，大多采用 5×××系 鋁合金焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)用包括魚雷快艇；巡邏艇、炮艇；水翼艇；登陸艇；氣墊船；雙體船；地效翼船；美 國新型鋁合金無人水面艇等 鋁合金在民用船舶上的應(yīng)用：鋁合金在民船上也是被廣泛的應(yīng)用，例如，油輪的內(nèi)襯板主要是 5054 合 金，每艘 3 萬噸級的油輪用鋁超過 1000t。此外，日本在民用船舶制造中使用的鋁材較多，從漁船、渡船、 游船到大洋型游輪都大量使用鋁合金。（報告來源：未來智庫）

3.2、產(chǎn)業(yè)鏈正在向高端鋁材方向深化發(fā)展

鋁合金按加工方法可以分為“形變鋁合金”和“鑄造鋁合金”兩大類。 鑄造鋁合金是在合金熔煉后直接澆鑄成型。按化學(xué)成分可分為鋁硅合金（有良好鑄造性能和耐磨性能， 熱脹系數(shù)小，在鑄造鋁合金中品種最多，用量最大的合金，廣泛用于結(jié)構(gòu)件，如殼體、缸體、箱體和框架 等）、鋁銅合金（主要用于制作承受大的動、靜載荷和形狀不復(fù)雜的砂型鑄件）、鋁鎂合金（在大氣和海水 中的抗腐蝕性能好，室溫下有良好的綜合力學(xué)性能和可切削性，可用于作雷達底座、飛機的發(fā)動機機匣、 螺旋槳、起落架等零件）和鋁鋅合金（常用于制作模型、型板及設(shè)備支架等）。鑄造鋁合金的合金元素含量 一般多于相應(yīng)的形變鋁合金的含量。

鋁合金產(chǎn)業(yè)鏈上游為金屬礦開采及冶煉行業(yè)，主要由鋁土礦開采、氧化鋁提煉、電解鋁生產(chǎn)三個環(huán)節(jié) 組成。通過對電解鋁進行加工處理（主要是鑄造和軋制）后，獲得鋁合金鑄件、鋁板帶及鋁型材等產(chǎn)品； 產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)通過購買鋁加工材廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、航天航空、船舶、包裝等領(lǐng)域。

鋁的加工生產(chǎn)方式很多，行業(yè)正在向高端鋁材方向深化發(fā)展，特別是在大交通領(lǐng)域的應(yīng)用，主要包括 中厚板、薄板帶、各類型材。其中，中厚板系列主要涵蓋航空用板、船舶用板、軌道車輛用板、容器罐體 用板等方面；薄板帶系列主要涵蓋航空用薄板、汽車用板、船體用板、罐蓋拉環(huán)料等方面；型材系列主要 涵蓋建筑型材、車用型材以及動車組用鋁型材等。整體來看鋁合金的市場需求較大，而在高端產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)?品質(zhì)與技術(shù)的要求也較高，因此對國內(nèi)有技術(shù)實力的大型鋁合金企業(yè)議價能力較強，而中小型鋁合金企業(yè) 議價能力則偏弱。

國外先發(fā)優(yōu)勢，高端領(lǐng)域形成了一定霸權(quán)：工業(yè)發(fā)達國家鋁合金材料開發(fā)與應(yīng)用的歷史時間長，基礎(chǔ) 好，研究積累雄厚，鋁合金材料體系系統(tǒng)性強，產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平較高。尤其是美國、俄羅斯等工業(yè)強國較早 開展了鋁合金材料的研發(fā)工作，申請了大量的鋁合金牌號，廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、空天等領(lǐng)域，現(xiàn)已形 成了一定程度的專利霸權(quán)。 “十三五”取得了巨大進步，但相當(dāng)部分高端材料不能自給：“十三五”以來，我國鋁材生產(chǎn)能力和技 術(shù)水平取得了巨大進步，鋁材產(chǎn)量居世界首位，我國自行研制的新型高強韌鑄造鋁合金、第三代鋁鋰合金、 高性能鋁合金型材的性能均達到國際先進水平。在《變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》（GB/T3190—2020）中，近 10 年我國共增加了 29 個國產(chǎn)鋁合金牌號，在國防及汽車等領(lǐng)域，部分品種替代了進口產(chǎn)品。

端應(yīng)用，輕量化等推動鋁合金產(chǎn)業(yè)仍是發(fā)展重點：輕量化是推進節(jié)能減排、碳中和、實現(xiàn)綠色發(fā)展 的重要途徑，而鋁合金憑借其輕量化應(yīng)用中的成本及物化優(yōu)勢，在這一過程中仍是重點發(fā)展的領(lǐng)域，尤其 是高端鋁合金，存在進口替代的空間，在保障我國材料安全的環(huán)境下，鋁合金領(lǐng)域的發(fā)展政策國家也給予 了大量的支持。在國內(nèi) 124 個工業(yè)部門中，有 113 個部門涉及鋁，鋁的行業(yè)關(guān)聯(lián)度高達 91%。因此，在這 些關(guān)聯(lián)行業(yè)做好鋁材料的推廣，前景廣闊。

3.3、中國已經(jīng)成為世界最大的鋁產(chǎn)業(yè)制造和消費國

氧化鋁、原鋁產(chǎn)量中國均超過一半比重。據(jù)國際鋁業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2020 年全球氧化鋁產(chǎn)量為 13421 萬 噸，同比增長 1.41%。2020 年中國氧化鋁產(chǎn)量總計為 7035.3 萬噸，占比 52.42%。原鋁方面，2020 年全球 原鋁產(chǎn)量為 6526.7 萬噸，同比增長 2%，2020 年中國原鋁產(chǎn)量為 3731.7 萬噸，占全球原鋁產(chǎn)量的 57.18%。 此外，中國電解鋁產(chǎn)量、消費也超全球一半比重。中國電解鋁產(chǎn)量占據(jù) 57.18%左右的份額，中國電解鋁消 費量占據(jù)全球 58.97%左右的市場份額。

3.4、低端競爭激烈，共同開拓航空等高端鋁合金市場

高端鋁材還需要依賴國際鋁業(yè)公司：目前國內(nèi)鋁加工行業(yè)現(xiàn)狀是企業(yè)數(shù)量多，超過 1500 家，但規(guī)模 大小參差不齊，產(chǎn)能達到 20 萬噸以上的約 25 家。國內(nèi)鋁加工企業(yè)裝備水平呈兩級分化現(xiàn)象，低端產(chǎn)品產(chǎn) 能嚴重過剩，但是高端鋁材還需要依賴進口。例如，世界范圍內(nèi)，民用航空鋁材的主要廠商是美國鋁業(yè)公 司（Alcoa）、愛勵鋁業(yè)公司（Aleris）、凱撒鋁及化學(xué)公司（Kaiser）、加拿大鋁業(yè)集團（Alcan）等。 國產(chǎn)大飛機有望帶動我國高端鋁合金企業(yè)快速發(fā)展：我國與國外這些企業(yè)的技術(shù)差距還較大，特別是 在合金研發(fā)與基礎(chǔ)理論研究方面。不過，隨著國產(chǎn)大飛機 C919 的量產(chǎn)臨近，我國民用飛機制造行業(yè)將迎來 新的快速發(fā)展階段，這為國內(nèi)高端鋁材制造企業(yè)帶來了更多的商機。

3.5、小結(jié)

鋁合金憑借其低密度、高強度、高模量、耐腐蝕等特點，在航空航天、船舶軍艦等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是 整機設(shè)備向更輕質(zhì)化發(fā)展的重要途徑。鋁合金在飛機上主要是用作結(jié)構(gòu)材料，如蒙皮、框架、螺旋槳、油 箱、壁板和起落架支柱等，由于鋁合金具備特別優(yōu)異的耐腐蝕性能，完全能夠適應(yīng)海洋應(yīng)用的需要，鋁合 金板材常應(yīng)用在船舶的船體結(jié)構(gòu)和隔艙等部位。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。未來智庫 - 官方網(wǎng)站