高溫合金行業(yè)深度報告

發(fā)布時間： 2022-04-16　　點擊次數(shù)： 902次

未來高溫合金需求增加主要來自于幾個方面：

我國2019年高溫合金材料的產(chǎn)能為1.74萬噸，總需求卻達到了3萬噸，自給率為58%，國產(chǎn)替代空間大。再加上我國在航空航天產(chǎn)業(yè)研制先進發(fā)動機、燃氣輪機、核電設備等領域工藝上的突破，進一步刺激了市場對和新型高溫合金的需求；

從*的應用結構上來看，我國的高溫合金僅20-30%應用在民用領域，而*市場45%的高溫合金材料應用在民用領域（美國的高溫合金材料在民用領域的應用高達60%），我國在民用領域的可提升空間很大；
“一帶一路"經(jīng)過多個新興國家，如東盟、中亞、印度等，這些國家處于經(jīng)濟的發(fā)展階段，對于石化、冶金、建材等基礎工業(yè)產(chǎn)品需求很大。

1.0 行業(yè)簡介

高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，又被稱為“超合金"，主要應用在航空、航天、石油、化工、艦船、電力、汽車等領域。高溫合金行業(yè)屬于技術密集型行業(yè)，其生產(chǎn)過程具有技術含量高、開發(fā)難度大等特點。研發(fā)一個新類型的高溫合金產(chǎn)品不僅僅需要技術條件的達成，還必須經(jīng)過批量生產(chǎn)和掌握其生產(chǎn)工藝，這需要積累較多的行業(yè)經(jīng)驗才可以成功，技術壁壘、行業(yè)壁壘均較高。此外，領域對產(chǎn)品的驗證嚴格且周期較長，一旦通過驗證就不會輕易換掉供應商，客戶壁壘較高。

圖1：高溫合金的分類情況（資料來源：中航證券研究所）

高溫合金按照合金的主要元素可以分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金（含鎳基在50%以上）以及鈷基高溫合金（含鈷基大約為60%）。其中鎳基高溫合金的耐熱性能相較鐵基高合金要更強一些，使用在1000℃以上的工作條件。目前鎳基高溫合金是應用范圍*的高溫合金，其市場應用范圍高達80%。其次是鐵基高溫合金，應用占比約14%。而鈷基高溫合金因為其原材料鈷為很多國家的稀缺資源且價格昂貴，用量比較少，主要應用在600-1000℃和較長時間受極限復雜應力高溫零部件中，市場應用范圍最小。

鑄造高溫合金主要包括了等軸高溫合金、定向凝固柱晶高溫合金以及單晶高溫合金，其市場應用范圍排在第二的位置，占比為了20%。根據(jù)其可以通過鑄造工藝直接成型的特點，主要用于制造形狀比較復雜的產(chǎn)品，使用溫度在-253-1100℃之間。新型高溫合金是在傳統(tǒng)的變形高溫合金和鑄造高溫合金基礎上發(fā)展出來，其綜合性能會更好，主要包括粉末高溫合金、ODS高溫合金、金屬間化合物高溫合金等。其中粉末高溫合金已經(jīng)批量用于國內多個型號的航空發(fā)動機，ODS高溫合金主要應用在1000-1400℃超高溫場景中。

此外，高溫合金的生產(chǎn)工藝比較復雜，全部工藝流程包括溫度、濕度、壓力、電流等幾千個參數(shù)，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響到產(chǎn)品的質量以及穩(wěn)定性。以機加工為例，因為高溫合金內含有鉻、鋁等較為活潑的元素，在氧化過熱腐蝕環(huán)境中容易出現(xiàn)化學不穩(wěn)定的情況。如果制作工藝達不到，在其加工過程中容易出現(xiàn)切削加工性差、切削變形大、加工硬化傾向、刀具易磨損和表面質量、精度容易保證等難點。

2.0 行業(yè)上下游價值鏈情況

圖3：中國高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈（資料來源：國元證券研究所）

高溫合金上游主要原材料為電解鎳、金屬鈷、鐵基等金屬材料，其中應用*泛的是電解鎳，占比為80%，鐵基占比14.3%，鈷基占比5.7%。高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈的原材料大多由國內廠商供應，但是其主要原材料電解鎳屬于國家戰(zhàn)略性物資，國內僅有金川集團有限公司（或其授權經(jīng)銷商）等少數(shù)幾家公司可以提供。對于高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈中游來說，成本占比較高的主要是原材料部分，占比達到60%以上，其價格的波動對中游的成本有較大影響。設備方面，我國的設備研發(fā)與海外技術先進設備廠商還存在一定差距，以進口為主。高溫合金在我國下游應用領域包括航空發(fā)動機、燃氣輪機以及汽車行業(yè)等領域。其中有70%以上的高溫合金應用在領域，下游客戶主要是以中國航空發(fā)動機研究院、沈陽發(fā)動機設計研究所、航發(fā)集團下屬公司等為代表的發(fā)動機研發(fā)設計制造主機廠。

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