高端金属新材料行业深度报告：高温合金与钛合金专题
投资要点：我国基础原材料发展滞后、高端材料创新能力弱，导致下游高端应用领域 长久以来得不到国产材料充分自主保障。在国家层面强调内循环经济为主 体的背景下，有望加快较为依赖进口的关键金属材料国产替代化进程。尽 管同类产品相比海外发达国家在质量、技术、稳定性和成材率等方面仍有 较大差距，但政策环境的倾斜，将有助于国内相关企业技术发展和业务拓 展，正向循环有望开启；
高温合金将维持较好景气度：我国高温合金实际产能较小，尤其是高端航 空用高温合金有效产能尚不能满足日益增长的市场需求，国内相关企业直 接竞争较少，多属于竞合关系，行业生态较为健康。未来 2-3 年行业供给 端格局不会发生明显变化，技术研发、市场先入和行业准入三大因素所构 筑的综合性壁垒将有效维系行业整体竞争环境。需求端，2018 年随着军改 逐步完成，军品订单包括航空和军舰用燃气轮机稳步恢复，目前国内航空 航天领域用高温合金严重依赖进口，在内循环经济为主体大背景下，关键 材料国产替代是大势所趋。同时核电行业 2019 年开始迎来复苏期，叠加 民用领域汽车行业需求的增加，多点开花之下高温合金需求增长前景向好。 国内供需关系趋紧，高温合金盈利水平将维持高位，增量市场利好存量玩 家；
核电+军工发力，特种不锈钢盈利性有望提升：核电军工Bi发力，特种不锈 钢需求有望稳步提升。中高端不锈钢产品行业供给端格局相对稳定，中期 来看新增产能仅永兴材料 4 万吨偏民用领域技改项目投产。随着供需格局 改善，预计抚顺特钢和图南股份特种不锈钢产品将量价提升，保持业内领 先水平；
钛合金-高端领域发展可期，中低端领域有潜在风险：我国钛材市场正处于 低端供给居多、高端供给不足的现状，在航空领域尤其是军工方向，直接 参与企业较少，竞争环境稳定。中期来看，行业供给端竞争格局不会有明 显变化，类似高温合金产品的技术研发壁垒、市场先入壁垒、行业准入壁 垒等所构筑的护城河将有效维系头部企业在钛材行业当中的竞争优势。下 游需求层面，2020 年疫情事件对国际航空、化工等行业钛材需求产生负面 影响，其中民用航空市场受冲击程度较大，从国内市场来看，随着军改结 束军用航空的逆周期发展能一定程度对冲疫情的影响，但海外出口市场不 容乐观，预计 2020 年整体钛材行业供需关系相比 2019 年基本持平。但从 中长期来看，航空航天、海洋工程、医药、化工等领域用钛量将保持较好 的增长趋势，有效拉动整体钛材需求。国内供需关系依然偏紧，钛材产品 盈利水平将稳中向好；
重点关注相关公司：高端特钢板块，相关受益标的包括 ST 抚钢（高温合 金+特种不锈钢+高强钢）、图南股份（高温合金+特种不锈钢）、钢研高纳 （高温合金）；钛合金板块，相关收益标的包括W部超导（钛合金+高温合 金）、宝钛股份、W部材料；
风险提示：原材料价格抬升风险；募投项目不及预期；下游需求增长及国 产替代进程不及预期；行业需求测算偏差风险。
高端特钢发展迎来强大助推力我国特钢产品高端品类占比不足：从行业层面来看，特钢产品按照性能 （合金元素总量 Me%）及使用特性划分，除不锈钢外，以非合金钢和低 合金钢（Me＜5%）为代表的特殊钢为低端特钢；以合金结构钢、合金 工具钢、轴承钢、合金弹簧钢为代表的合金钢为中端特钢（Me=5%-10%）； 而以高速工具钢、高温合金钢、精密合金钢、耐蚀合金钢等高合金钢为 高端特钢（Me＞10%）。我国钢材产量当中特钢占比较低，仅为 13%左 右，具体到特钢，中低端产品为主（占比接近 75%），高端特钢供给不 足。不锈钢产品中的部分特钢不锈钢（应用于航空航天、核电等），考虑 到其性能和应用领域也归于高端特钢范畴。高端特钢供给端发展不足， 一方面源于我国基础原材料发展滞后，另一方面也与国内终端下游材料 需求结构升级节奏密切相关。随着航空航天、国防军工、电力设备、汽 车等高端制造领域发展速度加快，将大幅拉动高温合金、特种不锈钢等 高端特钢产品需求。
高温合金-供给端良好竞争环境有望维持
高温合金一般以铁、镍、钴等为基，是能在 600℃以上的高温及一定应 力条件下长期工作的金属材料，具有优异的高温强度、较好的抗氧化性、 抗热腐蚀性能、良好的热疲劳性能、良好的塑性和断裂韧性等综合性能。 根据上市公司公告，按照基体元素，镍基高温合金应用范围最广，占比 达 80%，其次为镍-铁基，占比 14.3%，钴基占比最少，占比 5.7%。按 照制备工艺，可以分为变形高温合金、铸造高温合金和新型高温合金， 其中变形高温合金应用范围最广，占比达 70%，其次是铸造高温合金占 比为 20%。我国高温合金主要为“GH”系列的变形高温合金和“K”系 列的铸造高温合金，两者牌号数量分别多达 50+和 40+，虽然型号较多， 但规模化应用的较少，其中 GH4169 合金用量最大，使用范围最广，被 称为高温合金中的“万金油”，广泛应用于航空航天、舰船、能源电力、 汽轮机等领域；
高温合金产业链梳理：高温合金由于其高难度的生产工艺流程而具有了 很高的技术壁垒，不同类别产品对应不同制备工艺。以应用范围最广的 变形高温合金为例，其适用于大批量、通用性强、结构较为简单的产品， 产业链为：经过真空冶炼等工艺浇铸成合金铸锭，通过锻造、轧制等热 变形制成饼坯、棒、板、管等材料，最后模锻成涡轮盘和叶片等毛坯， 经热处理后加工成涡轮盘、叶片等零件。结合产业链各个环节相关参与 方来看，目前我国变形高温合金供应体系当中冶炼和锻造环节，参与者 包括抚顺特钢、钢研高纳、图南股份、W部超导等上市企业，宝武特种 冶金有限公司（“宝武特冶”）、攀钢集团江油长城特殊钢有限公司（“攀 长钢”）等非上市企业，以及北京航材院、中科院金属所等科研单位（主 要以研究为主，生产规模较小）。其中抚顺特钢、宝武特冶和攀长钢是我 国建国以来成立的三大高温合金生产基地，历史较为悠久；
产品价格和盈利性差异较大：通过选取有单独披露高温合金经营数据的 上市公司来进行比较（W部超导产线尚处于小批量生产阶段，数据暂缺）， 不同企业产品售价和盈利性差异较大。变形高温合金方面，抚顺特钢不 论是在产品售价还是盈利性方面都明显领先对手，其中 2019 年单吨销 售价格为 19.1 万元（不含税），相比图南股份高出 34%；盈利性角度， 2019 年抚钢变形高温合金产品毛利率为 38%，虽然相比 2016 年高点 53%有较大幅度下滑，但仍显著领先同类竞争对手钢研高纳（20%）和 图南股份（24%）。铸造高温合金方面，图南股份和钢研高纳近两年产 品毛利率分别处于 50%和 30%左右水平；
经营数据差异的背后，反映的是公司规模优势和产品结构的差异。根据 以下我们统计的国内主要高温合金公司产能情况及产品特点来看，抚顺 特钢作为业内龙头，5000 吨产能全部为变形高温合金，批量大，结构 简单，如果仅考虑变形高温合金细分方向，市占率高达约 40%，相比产 品批量小、结构复杂的竞争对手来讲，规模效应可有效降低产品成本。 同时公司产品多数供给军工客户，相比民品，军工产品性能要求更高， 定价及盈利性也更为领先，如果仅考虑军品市场，公司占绝对主导地位。 而在铸造高温合金方面，图南股份产品主要应用于军用航空发动机零部 件生产，下游客户为航空发动机制造企业，毛利率相对较高，铸造高温 合金产品中精密铸件贡献较大，产品主要为大型高温合金复杂薄壁精密 铸件，生产工艺、技术指标要求及产品附加值较高，产品定价高（2019 年单吨售价高达 1062 万元），带动公司整体毛利率水平提高；
综合以上分析，我们认为以下几点有助于高温合金行业保持较好的竞争 环境，利好市场先入者：
1、技术研发壁垒：高温合金产品技术含量较高，铸造加工工艺较为复 杂，特种冶炼、精密铸造、锻造等工序需要技术积淀和不断创新。材料 开发和生产工艺技术研发是本行业企业发展的根本，新产品从开始研发 至最终实现销售需要经过论证、研制、定型等系列过程。因此，高温合 金领域存在着较高的技术壁垒，需要时间和资金的不断投入。新进入者 要面临产品成材率低的问题，需要经历较长的时间探索经验，进行技术 工艺改良，以提升产品成材率。因此在研发投入方面，相关公司均保持 持续高投入；
2、市场先入壁垒：高温合金较多应用于航空航天发动机、核电装 备、燃气轮机等领域，对产品的耐高温、高压和抗腐蚀等性能要求 较高。因此终端用户对供应商选择有着极为严苛的评定程序，这也 决定了供应商的变更存在较高的技术风险和不确定因素。因此，在 产品质量和供应稳定的前提下，用户在选定合格供应商后通常不会 轻易更换。同时，类似航空航天发动机产品，从研制到实现销售的 研发周期长、投入高、风险大，根据现行军用武器装备采购体制， 通过定型批准的产品才可实现批量销售。尤其是对于抚顺特钢这样 的老牌军工企业，在军工领域先发优势尤其明显；
3、行业准入壁垒：国家对武器装备科研生产活动实行许可管理， 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。另外， 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 进入这些市场。这些准入资质要求严格，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。
小结：技术研发、市场先入和行业准入三大因素所构筑的综合性壁垒将 有效维系行业整体竞争环境。近年来虽然有W部超导等新玩家入场，且 通过上市平台募集资金方式进行产能扩张，但除了硬件设施 2-3 年的建 设期之外，还要经历技术研发-认证-批量销售流程，需要相当长一段时 间才会在成本端对成熟企业构成直接竞争威胁。同时，业内众多公司更 多为竞合关系，而不单纯是竞争关系。因此整体来看，行业供给端格局 未来 2-3 年内不会有明显变化，而抚顺特钢和图南股份通过产能扩张， 将有效维系并增强自身竞争优势。
多点发力，需求可期
航空航天为下游核心消费领域：高温合金在材料工业中主要是为航空航 天产业服务，但由于其优良的性能，已经应用到核能发电、船舶燃气轮 机、石油石化等工业领域，从而大幅扩展了对高温合金的需求。根据我 们的测算，高温合金在航空航天领域的消费占比达 34%，主要应用在航 空航天发动机的叶片、涡轮盘、燃烧室等零部件。作为制造航空航天发 动机热端部件的关键材料，在先进的航空发动机中，高温合金用量占发 动机总重量的 40%－60%以上，发动机的性能水平在很大程度上取决于高温合金材料的性能水平；
军改临近尾声，军品订单逐步恢复：2016 年下半年起，由于我国军改推 行，军品客户内部结构调整，影响了军用高温合金需求量，同时市场竞 争有所加剧，部分民营企业进入行业，供需关系转弱导致近几年高温合 金盈利性逐步走低。2018 年随着军改逐步完成，军品订单逐步恢复。近 几年我国空军建设更新持续提速，飞机型号逐步多元化。但从规模来看， 距离军事强国美国仍有较大差距，2018 年我国军用飞机总量为 3187 架， 仅为美国的 24%，其中战斗机比例为 57%。2018 年开始我国军机数量增加明显，2018 年军用飞机总数量同比增加 151 架，增量接近 2017 年 的两倍之多。除了飞机数量明显增加之外，在发动机国产替代方面也取 得了突破性进展，包括矢量发动机等关键装备的研制，目前国产航空发 动机基本满足了国产军机的装备要求。随着航空军工装备的发展进步， 对于装备的新增和替代要求不断增加，将有效拉动高温合金、高强钢等 相关材料的需求；
军用航空市场有望持续发力：根据中国航空发动机集团有限公司披露材 料数据，基于对不同军用机型未来交付量的预测，假设军机高温合金在 发动机重量占比为 60%，部件成材率 30%，按照不同机型配备的发动机 类型和数量，同时新交付飞机需备用同样台数的发动机，得出新增高温 合金需求。另外，考虑到军用飞机维护相对频繁，假设存量二代机等偏 旧机型 10 年发动机更换周期，得出军机维护需求。最后由于产品装备 部队前用作试验的发动机台数众多，在研发试验中也会产生大量需求， 我们假设占整体飞机交付材料需求量为 10%，最后得出未来三年军用航 空领域高温合金年化需求在 4750 万吨左右；
民用航空市场逐步打开：根据波音 2018 年发布的《2018-2037 中国民 用航空市场展望》，预计 20 年间将需要 7690 架飞机，其中单通道飞机 需求将继续占主导地位，为新飞机需求量的 74%；宽体机需求量为 1620 架，机队增至现有规模的三倍。由于我国航空工业的基础相对薄弱，目 前国内的民航客机主要依赖进口，但波音事故造成的困局也为其他飞机 制造商发展带来了机遇。单通道飞机方面，国内 C919 大飞机项目顺利 推进，根据中国商飞披露，2017 年首飞后目前为止已拿到近 900 架的 国内外订单，虽然相比老牌航空巨头仍有差距，但至少为了后续国产民 航客机大批量生产销售奠定了基础。按照中国商飞的计划，2020 年将具 备 150 架 C919 大型客机的年批量生产能力。同时，CR929 远程宽体客 机已基本确定总体技术方案，并启动了初步设计工作。支线飞机方面， ARJ21、新舟 600 等型号飞机逐步投入运行。但发动机层面，国产民航 客机仍主要使用国外发动机，其中 C919 有国产发动机替代计划（长江 -1000 发动机），支线飞机方面国产替代也已提上日程。未来 2-3 年内， 国内民用航空方面对高温合金的需求主要还是看单通道飞机的新增及替 代需求进展，我们假设未来三年 C919 飞机年交付量 100 架，支线飞机 年交付量 30 架，每架飞机备用两台发动机，国产发动机替代比例 40%， 由于机型较新暂不考虑维护需求。同时由于国产民用航空市场尚处于爬 坡期，相比军用航空市场发展更加滞后，因此研发试验需求更多，我们 假设为飞机生产所需材料量的 120%。预计未来三年内民用航空领域高 温合金年化需求大约为 2750 万吨；
燃气轮机需求受益于海军建设提速：燃气轮机主要应用于船舶动力和地 面发电机组领域，工作环境需要承受高硫燃气和海水盐分的腐蚀，因此 设备部件材料必须使用具有耐高温、耐高蠕变强度的高温合金材料。近 年来，我国海军舰艇建设突飞猛进，我们预计每年将新增大型舰艇 20 艘左右，中小型舰艇80艘左右，动力方面燃气轮机使用比例预计为75%。 伴随舰艇用燃气轮机需求的与日俱增，国产燃气轮机的研发替代也取得 了阶段性进展。根据公司新闻，抚顺特钢为我国第一艘国产航空母舰“山 东舰”提供了多种高端特殊钢原材料，其中即包括高温合金产品。未来 三年，考虑到不同型号舰艇燃气轮机使用数量在 2-4 台，采用平均数 3 台来计算，大型舰艇使用燃气轮机重量 30 吨，小型燃气轮机重量 10 吨， 按照高温合金使用占比 30%，成材率 30%，叠加民用需求，预计年化燃 气轮机高温合金需求为 4000 吨左右；
核电重启需求可期：在核电装备制造业中，高温合金材料因其具有优异 特性，主要应用于承担核反应工作的核岛内，包括燃料机组、控制棒驱 动机构、压力容器、蒸发器以及堆内构件等部件。为保证我国能源的长 期稳定供应、保障国家能源安全，核能是必不可少的替代能源。国务院 办公厅在《能源发展战略行动计划（2014-2020 年）》中提出，到 2020 年我国核电装机容量达到5800万千瓦，在建容量达到3000万千瓦以上， 但 2016-2018 年核电项目零审批，计划恐难完成，后续赶工需求较强。 2019 年 7 月，国家能源局会议明确山东荣成、福建漳州和广东太平岭核 电项目已核准开工，同月漳州核电已获准正在进行施工前准备工作， 2019 年核电迎来复苏期。同时，随着核电技术水平的提高，中国核电“走 出去”战略进展顺利。根据中国广核集团统计数据，在“一带一路”沿 线国家和地区中，有 28 个国家计划发展核电，已规划机组 126 台，总 装机规模约 1.5 亿千瓦。目前，中广核已与多个欧洲国家签订协议，一 起开拓中亚、东南亚的核能市场。此外，中国核工业集团已与阿根廷、 英国、巴基斯坦等近 20 个国家达成了合作意向，并于 2019 年 6 月完成 了我国首个境外“华龙一号”核反应堆外部安全壳穹顶的建造工作。根 据上市公司公告，1 座 100 万千瓦的核电机组需要消耗高温合金约 500 吨。2019-2021 年我国将新建 1067 万千瓦核电机组，大约需要 5335 吨 高温合金，年化需求量为 1800 吨左右；
? 汽车领域将大幅拉动民品需求：汽车涡轮增压器是最主要的车用高温合 金应用领域，汽车涡轮增压器具有降低噪声、减少有害气体排放、提高 功率等优点。根据中国产业信息研究网，欧洲等国家涡轮增压器装配率 已达 75%，相较之下，我国不及 50%的装配率仍有一定提升的空间。汽 车高温合金需求量主要取决于汽车产量的变化、车用涡轮增压器装配率 的提升以及发动机排气管等部件对铁基材料的替代。2020 年新冠疫情对 国内汽车产销量形成较大扰动，随着疫情有效及时控制，以及相关利好 政策的推动，汽车市场恢复明显，根据中汽协预测，2020 年全年汽车产 量预计同比减少 2%。2021 和 2022 年汽车市场将延续回暖趋势，综合 计算 2022 年每万辆汽车高温合金需求量将达到 3.8 吨，对应总需求量 为 9931 吨，2019-2022 年复合增速为 7.3%，在民用领域是高温合金发 展最为迅速的行业；
航天领域：高温合金是火箭发动机核心部件燃烧室和涡轮泵的关键用材。 目前我国火箭基本实现完全国产化，我国航天产业的发展为高温合金提 供了持续的需求。根据图南股份公告内容，我国未来主力运载火箭长征 七号采用的 YF-100 液氧-煤油火箭发动机单台质量为 1.9 吨，每枚火箭 采用 6 台 YF-100 火箭发动机，则每枚火箭涡轮泵及燃烧室总质量，即 每枚长征七号火箭所用高温合金约为 2.88 吨。我们假设高温合金部件成材率为 30%，则每枚长征 2 七号所需高温合金 9.6 吨。在维持每年航天 发射 20 次的情况下，预计每年我国航天产业对高温合金需求为 192吨；
高温合金将维持较好景气度：总体来看，我国高温合金实际产能较小， 尤其是高端航空用高温合金有效产能尚不能满足日益增长的市场需求， 国内相关企业直接竞争较少，多属于竞合关系，行业生态较为健康。中 期来看，有效供给除了抚顺特钢和图南股份这样成熟企业的产能稳步扩 张外，还有来自类似W部超导等少数新进竞争者已投产能的增产提效， 未来 2-3 年行业供给端格局不会发生明显变化，技术研发、市场先入和 行业准入三大因素所构筑的综合性壁垒将有效维系行业整体竞争环境。 需求端，2018 年随着军改逐步完成，军品订单包括航空和军舰用燃气轮 机有望逐步恢复，目前国内航空航天领域用高温合金严重依赖进口，在 内循环经济为主体大背景下，关键材料国产替代是大势所趋。同时核电 行业 2019 年开始迎来复苏期，叠加民用领域汽车行业需求的增加，多 点开花之下高温合金需求有望保持稳步增长。国内供需关系依然偏紧， 高温合金盈利水平将维持高位，增量市场利好存量玩家。
特种不锈钢-核电军工发力，景气度提升
不锈钢产品种类众多，不同规格型号产品间价格及盈利有较大差异，因 此分析不锈钢行业整体供需格局意义较小，该板块我们选择对相关公司 进行比较，并判断主要下游需求未来发展趋势，来预测后续行业走势及 公司相对行业变化情况。特种不锈钢通常是指具有高性能、能够应对特 殊要求的一类不锈钢，相对于传统不锈钢在苛刻环境中具备更优异的性 能。中高端领域参与者包括抚顺特钢、图南股份、永兴材料、宝武特冶 等。
图南股份特种不锈钢产品经营指标领先：永兴材料作为中国不锈钢长材 龙头企业，不锈钢棒线材国内市场占有率长期稳居前二，Bi相不锈钢棒 线材产量居全国第一位。从不锈钢产品价格和盈利性角度来看，抚顺特 钢和永兴材料基本贴近，明显高于W宁特钢，其中价格方面近几年两者都位于 1.5 万元/吨左右，而图南股份则遥遥领先，特种不锈钢产品单价 高达 18 万元/吨；毛利率方面，抚顺特钢和永兴材料 2017 年以来基本 稳定在 15%-20%之间，图南股份产品盈利性近几年则持续回落，W宁 特钢同期底部略有抬升；
中高端领域供给端外部冲击有限：下图我们从多个角度对产品当中包含 特种不锈钢坯料的生产企业进行比较分析：
? 1、销售区域方面：抚顺特钢、图南股份和永兴材料在华东区域有 所重叠，其中永兴材料在华东区域营收占比达 90%；
? 2、应用领域方面：抚顺特钢和图南股份较为接近，集中在核电、 航天、军工领域，永兴材料则在石油石化和机械等民用领域涉足更 多。从图南股份披露的特种不锈钢分产品数据来看，公司产品近 80% 应用于军用航空领域，产品价格和盈利性相对更高，而前几年由于 军改对订单不利影响、核电项目停滞以及成本端镍价格抬升，造成 航空和核电方向对应产品毛利率下降；
? 3、产量规模方面，抚顺特钢特种不锈钢产能为 15000 吨/年，约占 公司不锈钢整体产量的 21%，而图南股份虽然年产量仅为 200+吨， 但相对更加集中于高端领域。不锈钢长材行业集中度相对较高，CR5 达 70%，从而有利于维护行业竞争秩序，避免进入恶性竞争。不锈 钢中高端市场技术要求和认证门槛更加严苛，中期来看新增产能主 要为永兴材料 4 万吨技改项目，投产时间为 2019 年年底，考虑到 永兴材料下游主要竞争领域以民品为主，对抚顺特钢和图南股份影 响有限。
核电+军工发力，特种不锈钢盈利性有望提升：在上述高温合金部分， 我们已经分析了核电行业 2019 年迎来复苏期，核电设备市场回暖将直 接带动高端不锈钢的需求增长，如核反应堆控制棒或驱动机构、阀门、 蒸汽发生器中的传热管等。根据图南股份公告，1 座 100 万千瓦机组的 核电站需要核电蒸发器管约 140-150 吨。2019-2021 年我国将新建 1067 万千瓦核电机组，大约需要 1547 吨特种不锈钢，年化需求量为 516 吨 左右；军用航空的快速发展，将有效拉动特种不锈钢如管材需求（主要 应用于航空发动机的各类导管、输油管线，以及飞机机身的液压管线等 部件的制造）；在燃气轮机叶片领域，抚顺特钢特种不锈钢市占率达 40%， 而燃气轮机需求受益于海军建设提速有望快速增长。核电军工Bi发力， 特种不锈钢需求有望稳步提升。中高端不锈钢产品行业供给端格局相对 稳定，中期来看新增产能仅永兴材料 4 万吨偏民用领域技改项目投产。 随着供需格局改善，预计抚顺特钢和图南股份特种不锈钢产品有望量价 提升，保持业内领先水平。行业景气度提升从抚顺特钢最新经营数据可 见一斑，虽然没有单独披露的特种不锈钢数据口径，但 2020 年截止到 Q3 公司不锈钢价格为 1.7 万元/吨（不含税），在产品销量同比减少 4.6% 的背景下，同比大幅增长 18.7%，相比行业层面小幅下滑走势明显背离， 唯一解释即产品当中的特种不锈钢销量占比、价格和盈利性有所提升。
钛合金-高端领域发展可期，中低端领域存潜在风险供给端集中度较高
钛具有密度小、比强度高、导热系数低、耐高温低温性能好、耐腐蚀能 力强等特点，其中最为突出的两大优点是比强度高和耐腐蚀性强，这决 定了钛在海陆空和外层空间都有广泛的用途，具体包括航空航天、常规 兵器、舰艇及海洋工程、核电及火力发电、化工与石化、冶金、建筑、 交通、体育与生活用品等。根据形态大致可分为板材、棒材、管材、锻 件、丝材、铸件及其他种类，其中，板材、棒材、管材三者产量共占我 国钛材产量约 85%。钛合金从熔炼到最终产品一般需要海绵钛制备、 钛材制备和钛材应用三步，其中前两步技术复杂、制备难度大，是钛应 用的难点和关键环节，海绵钛和钛材的质量直接决定钛制品的质量；
行业集中度高，陕W省钛材生产领先全国：2019 年国内 31 家钛材生产 企业共生产钛加工材 7.53 万吨，同比增长 18.7%，2016 年以来钛材产 量呈现持续增长态势。CR3/5/10 分别为 44%/59%/79%，行业集中度较 高。从区域分布来看，钛合金棒材、板材等生产企业主要集中在陕 W，其中陕W主要五家钛合金棒材生产企业产量占全国 68%，四家 主要钛板材生产企业产量占全国 39%；管材生产主要集中在长三角区域， 主要四家生产企业产量占全国 29%；华中地区则有湖南湘投金天钛金属 有限公司。近年来，随着钛材产品下游使用领域的拓展，钛材生产企业 的地域分布有逐渐分散的迹象；
W部超导综合钛产品价格和盈利领先业内：目前上市企业中主营钛合金 业务的主要有W部超导、宝钛股份和W部材料。通过比较三者产品经营 指标，宝钛股份钛产品销售价格小幅低于W部材料，大幅落后W部超导， 2019 年单吨售价为 17.7 万元，仅为W部超导一半；产品盈利性方面， W部超导毛利率领先竞争对手，虽然近几年有所下滑，但仍高达近 40%， 宝钛股份毛利率近几年较为稳定（20%-25%），基本略高于W部材料， 2019 年有所下滑主要受海外市场毛利率回落拖累；
钛产品综合指标表现不同的原因，可以从钛材企业的横向比较进行解析
? 1、产业链方面：宝钛股份作为国内少有的钛合金全产业链生 产企业，原材料海绵钛除部分自用外，还实现了对外销售，其销量 占公司钛产品总体销量比例达 30%，由于价格及毛利率相对偏低， 因此拉低了其钛产品综合指标。而W部超导和W部材料所需海绵钛 全部依赖对外采购，考虑到钛产品当中军品同规格、同型号价格基 本是锁死的，因此海绵钛价格抬升时对宝钛股份这样具备全产业链 的公司相对有利；
? 2、产品结构方面：W部超导产品钛合金产品主要为钛合金棒丝材， 90%偏军工领域尤其是航空发动机，因此产品售价和毛利率都显著 高于其他企业；W部材料钛产品主要为板材和管材，出于避免同业 竞争问题，和W部超导错位竞争，军品占比约 20%；宝钛股份主要 为板材和锻件，产品下游应用广泛，除了航空航天等高端领域外， 下游还覆盖了大量民用领域，同时公司钛产品口径当中包含了价格 和毛利率偏低的原材料海绵钛，因此相较之下综合指标表现偏弱；
? 3、产能规模方面：宝钛股份目前钛材产能为 2 万吨，位居全国第 一，是国内及出口航空航天钛材的最主要供应商之一，具有很强的规模成本优势，同时公司将募投建设钛及钛锭总产能 1 万吨，届时 航空用高端钛合金生产能力将大幅提升；W部超导目前钛材产能近 5000 吨；W部材料目前钛材轧制产能为 1 万吨，但实际熔炼能力只 有近 5000 吨，正通过定增弥补熔炼能力短板，届时钛材产能也将 真正达到 1 万吨。总体来看，三者作为行业头部公司，都在通过募 投方式进一步提高生产能力，中长期具备公司成长属性。
综合以上分析，我们认为未来钛合金行业竞争格局将会面临结构分化， 高端领域例如航空航天等，类似上述高温合金板块提到的技术研发壁垒、 市场先入壁垒、行业准入壁垒等，将有助于供给端保持较好的竞争环境， 利好如W部超导成熟的军品占比较高企业；中低端领域，如化工、电力、 冶金等，随着一般钛材产能产量继续快速扩张，一旦需求端后续面临宏 观经济下行压力，供需格局会有恶化风险，宝钛股份和W部材料作为民 品占比较高企业，都在通过产能扩张打开中长期成长空间，宝钛项目指 向尤其明确，提升航空航天用钛材生产能力，优化产品结构，可以对冲 部分中低端产品下行风险。
需求短期受疫情影响，未来整体向好格局不变
经过多年的建设发展，我国已经成为钛生产及消费大国，不仅为国防建 设、航空航天发展提供了必备的战略物资，而且随着经济快速发展，钛 作为具有优良特性的新金属在民用工业领域得到广泛应用。根据中国有 色金属工业协会的数据，2019 年中国钛加工材销售量为 6.89 万吨，同 比增长 20%，其中净出口量为 1.28 万吨，同比增长 23%，国内销售量 为 5.61 万吨，同比增长 19%。从细分应用领域来看，2019 年钛材主要 消费领域大部分呈现不同程度增长，其中化工、航空航天、医药、海洋 工程和体育休闲五大领域钛材需求量同比分别增长 35.5%、22.4%、 8.9%、40.3%、和 0.2%；2017-2019 年连续三年实现钛材需求正增长 的下游领域为化工、航空航天、医药和海洋工程，近几年化工、航空航 天等领域增长趋势较为明显。从下游需求结构来看，我国钛材消费已由 中低端的化工、冶金等领域，逐步向中高端的航空航天、医疗、海洋工 程等行业发展，但化工行业依然贡献了近半数需求，航空航天为 18%， 电力为 6%；
国内航空钛材市场空间巨大：钛材凭借综合优异性能成为飞机机体结构 材料和发动机材料的重要选择，中国钛材消费结构与全球相比最主要的 差别在航空领域，按照中国有色金属工业协会披露，全球范围内航空用 钛材占据钛材总需求比例接近 50%，美俄两大军事强国航空钛材在整个 钛合金应用市场占比更是超过了 70%，而我国这一比例尚不足 20%。 国内航空用钛材市场存在巨大潜力，随着国内军用飞机的升级换代和新 增型号列装，以及商用飞机通过适航认证后的产能释放，未来高端钛材 市场空间广阔；
军改临近尾声，军品订单逐步恢复：2016 年下半年起，由于我国军改推 行，军品客户内部结构调整，影响了军品钛材的需求量，供需转弱造成 近两年军品钛材产品盈利性走弱（参考W部超导数据）。2018 年随着军 改临近尾声，军品订单逐步恢复。近几年我国空军建设更新持续提速， 飞机型号逐步多元化。但从规模来看，距离军事强国美国仍有较大差距， 2018 年我国军用飞机总量为 3187 架，仅为美国的 24%，其中战斗机比 例为 57%。2018 年开始我国军机数量同比增长明显，年内增加 151 架， 增量接近 2017 年的两倍之多。除了飞机数量明显增加之外，在发动机 国产替代方面也取得了突破性进展，包括矢量发动机等关键装备的研制，目前国产航空发动机基本满足了国产军机的装备要求。随着航空军工装 备的发展进步，对于装备的新增和替代要求不断增加，将有效拉动钛合 金材料的需求，这点与高温合金趋势基本相同；
军用航空市场有望持续发力：钛合金主要应用在军机的机体结构和发动 机等部件，为了减轻飞机结构重量、提高机体寿命、满足耐高温耐腐蚀 等方面要求，新型军机用钛量不断抬升。目前全球各种先进战机钛合金 用量基本都达到了 20%以上，其中美国 F-22 战斗机用钛量更是达到了 41%，我国新型战斗机的代表歼-20 和歼-31 钛合金用量也分别达到 20% 和 25%。根据 World Air Force 统计，截至 2018 年，我国军机结构中老 旧型号的二代机仍占 40%，而最新的歼-20 数量不足 50 架，与美俄两大 空军强国相比，我国新型军机数量占比差距巨大，未来升级换代需求明 显，除了列装飞机数量的增加，单机用钛量的提升，都将大幅增加对于 高端钛材的需求。基于对未来 20 年我国不同军用机型飞机交付数量的 预测，假设不同机型钛用量占比，钛合金部件生产成材率 30%，并考虑 飞机维护需求以及研发试验中产生的需求，最终得出未来 20 年国内军 用航空市场对于钛材需求为 6.5 万吨；
国内民用航空市场起飞在即：根据波音 2018 年发布的《2018-2037 中 国民用航空市场展望》，预计 20 年间我国将需要 7690 架飞机，其中单 通道飞机需求将继续占主导地位，为新飞机需求量的 74%；宽体机需求 量为 1620 架，机队增至现有规模的三倍。目前单通道飞机方面，国内 C919 大飞机项目顺利推进，2017 年首飞后目前为止已拿到近 900 架的 国内外订单，虽然相比老牌航空巨头仍有差距，但至少为了后续国产民 航客机大批量生产销售奠定了基础。按照中国商飞的计划，2020 年将具 备 150 架 C919 大型客机的年批量生产能力。同时，CR929 远程宽体客 机已基本确定总体技术方案，并启动了初步设计工作。支线飞机方面， ARJ21、新舟 600 等型号飞机逐步投入运行。未来 2-3 年内，国内民用 航空方面对钛合金材料的需求主要还是看单通道飞机的新增及替代需求 进展，我们假设未来三年 C919 飞机年交付量 100 架，支线飞机年交付 量 30 架，由于机型较新暂不考虑维护所需。同时由于国产民用航空市 场尚处于爬坡期，相比军用航空发展滞后，因此研发试验需求更多。预 计未来三年内民用航空领域钛材年化需求大约为 3128 吨；
国际航空市场短期利空，中长期发展势头不减：2020 年由于受到疫情事 件影响，航空出行需求大幅降低，航空市场急剧萎缩。考虑到 2019 年 3 月 737 MAX 空难事件涉及到的取消订单及赔偿需求，连续利空事件使 得波音公司陷入困局，2019 年订单负增长 87 架（取消订单多于新增订 单），2020 年 3 月公司共有 150 架 737 MAX 飞机订单被取消，是数十 年来取消订单数最多的一次。而全球市场对新飞机需求下降促使俄罗斯 主要金属材料生产商VSMPO-Avisma公司将2020年的钛产量目标削减 1/3，从计划的 3.9 万吨减少至 2.65 万吨。虽然疫情全球性蔓延短期对 民用航空业造成毁灭性打击，但从中长期来看，根据波音公司的预计， 2018-2037 年全球民航市场飞机数量将从当前 2.44 万架增至 4.85 万架， 年复合增速为 3.5%，考虑更换和新增需求，合计新增飞机数量 4.27 万 架，其中亚太地区新增需求最为显著，达 1.69 万架，占全球 40%。我 们按照单机钛材用量 26 吨来计算，未来 20 年全球民用航空市场将有高 达 111 万吨钛材需求；
化工领域钛材用量延续上升趋势：钛材在化工领域的应用主要为氯碱、 纯碱、真空制盐、石油化纤、精细化工等。根据中国有色金属工业协会 统计，2019 我国化工领域钛材用量为 3.53 万吨，同比大幅增加 35.5%， 增量主要来自：1）以 PTA 为代表的石油炼化工程大量投产，拉动钛材 消费；2）环保严查态势下化工企业进行产线升级改造和设备更新换代， 新增大量钛制品需求。根据百川资讯统计，2019-2021 年我国 PTA 规划 在建产能达到2270万吨，按照每百万吨PTA产能消耗钛材150吨计算， 未来三年仅 PTA 领域钛材消费增量即可达到 3400 吨。在氯碱、制盐等 其他细分领域钛材消费保持相对稳定的情况下，预计 2020-2022 年我国 化工领域钛材消费量维持约 6%年复合增速，2022 年将达到 3.9 万吨；
海洋工程发展空间广阔：钛比强度高、耐腐蚀性强等特性，可以满足在 海洋工程方面的应用，在包括海水淡化、海上钻井平台、深潜器、深海 空间站、沿海设施等领域有着广阔应用前景，海洋工程未来将成为钛材 最具增长潜力的方向之一。海水淡化方面，根据《全国海水利用“十三 五”规划》，规划期内我国海水淡化总规模要达到 220 万吨/日以上，截 至 2018 年，我国海水淡化规模约 120 万吨/日，即 2019/2020 年每年新 增海水淡化规模将达到 50 万吨/日。我国目前海水淡化装置以反渗透和 低温多效为主，按照蒸馏法占比 30%计算，对应钛焊管用量约 150 吨/ 日；海上钻井平台方面，平均一座平台用钛量可达 1500-2000 吨，我国 平均每年生产 1 座海上钻井平台；
钛材景气度短期受扰动，中长期继续向好
综合上述内容来看，我国钛材市场正处于低端供给居多、高端供给不足 的现状，在航空领域尤其是军工方向，直接参与企业较少，竞争环境稳 定，利好W部超导等成熟的军品占比较高企业。中期来看，行业供给端 竞争格局不会有明显变化，类似上述高温合金板块提到的技术研发壁垒、 市场先入壁垒、行业准入壁垒等所构筑的护城河将有效维系头部企业在 钛材行业当中的竞争优势，且W部超导、宝钛股份、W部材料皆通过募 投项目进一步扩大规模领先优势并优化产品结构。在下游需求层面， 2020 年疫情事件对国际航空、化工等行业钛材需求产生负面影响，其中 民用航空市场受冲击程度较大，从国内市场来看，随着军改临近结束军用航空的逆周期发展能一定程度对冲疫情的影响，但海外出口市场不容 乐观，2020 年我国航空航天钛材净出口预计将有 25%下滑，预计整体 钛材行业供需关系相比 2019 年持平。但从中长期来看，航空航天、海 洋工程、医药、化工等领域用钛量将保持较好的增长趋势，有效拉动钛 材需求。国内供需关系趋紧，钛材产品盈利水平将稳中向好。
相关上市标的国家层面强调内循环经济为主体的背景下，有望加快较为依赖进口的关 键金属材料国产替代化进程。尽管同类产品相比海外发达国家在质量、 技术、稳定性和成材率等方面仍有较大差距，但政策环境的倾斜，将有 助于国内相关企业技术发展和业务拓展，正向循环有望开启；
高端特钢：随着军改结束，军用订单市场尤其是航空航天领域逐步恢复， 同时核电行业 2019 年开始迎来复苏期，军工核电Bi发力，有效拉动高 温合金和特种不锈钢等高端特钢需求。与此同时，高端特钢有效产能尚 不能满足日益增长的市场需求，行业竞争环境较为健康，供需偏紧盈利 水平将维持高位，增量市场利好存量玩家。相关受益公司包括 ST 抚钢 （高温合金+特种不锈钢+高强钢）、图南股份（高温合金+特种不锈钢）、 钢研高纳（高温合金）；
钛合金：未来行业竞争格局将会面临结构分化，高端领域例如航空航天 领域尤其是军工方向，直接参与企业较少，竞争环境稳定，利好如W部 超导（钛合金+高温合金）这样成熟的军品占比较高企业，其他收益标的包括宝钛股份、W部材料，三者皆通过募投项目进一步扩大规模领先 优势并优化产品结构，对冲部分中低端产品下行风险。
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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告出品方/作者：中泰证券，笃慧，邓轲）
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高温钛合金：航空发动机关键材料，三大龙头厂商强者恒强
航空发动机的核心性能基石在于原材料。
由于航空发动机零部件必须在高温、高压及高速转动的极端环境下运作，这就对原材料和制造技术提出了极高的要求。
钛合金作为航空航天等高端领域的关键材料，重要性凸显。随着当前国内低空经济加速爆发，以及军用飞机的更新换代和国产大飞机C919市场需求逐步释放，高端钛合金材料正面临前所未有的广阔市场空间。
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高温钛合金行业概览钛合金凭借其质轻、比强度高、耐腐蚀及耐高温等卓越性能，在飞行器和航空航天发动机领域得到了广泛应用。
航空发动机所使用的钛合金，特指以有在高温工作环境下保持较高比强度、优异的高温蠕变抗力、持久强度以及组织稳定性的高温钛合金。
钛合金大量应用于航空发动机的制造，特别是压气机部件，如风扇、压气机盘和叶片、压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等，其用量通常占发动机结构总重量的20%～30%。
钛合金产业链图示：
资料来源：东吴证券、行行查
高温钛合金的主要研发目标是提升其使用温度。
在发动机375°C以下的低温区域，钛合金正面临着密度更小的树脂基复合材料的竞争挑战。
但是在高温区域，特别是高压压气机和低压涡轮部分，传统钛合金的耐热性能已近乎达到极限，其性能进一步提升的空间有限。
当前的研究重点主要集中在开发能承受600°C和650°C高温的新型钛合金。
在铸锭环节，高温钛合金采用的是三联熔炼工艺，将中间合金制造合金块，随后和经过预处理的金属镍、金属铬、金属铁按照预先设定的成分配比，生产标准的高温合金铸锭。
高温钛合金因其在耐高温和耐腐蚀方面的显著优势，被广泛应用于航空发动机的四大热端部件：燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘。此外在机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部位也发挥着重要作用。
高温钛合金在航空发动机的主要应用范围：
在国外先进的航空发动机中，高温钛合金的使用量已经相当显著，占据了发动机总质量的25-40%。国产第三代大推力涡扇发动机WS-10，其钛合金用量约为25%，与国外的先进水平相当。
高温钛合金产业竞争格局和龙头梳理我国的钛加工方面来看，在被誉为“钛谷”的陕W宝鸡地区，聚集了大小共400家钛合金材料加工厂商。
在军用高端钛材市场，主要的参与者仅有三家：宝钛股份（覆盖全谱系产品）、W部超导（专注于棒材和丝材）以及W部材料（专注于板材和管材）。
宝钛股份与W部超导有着深厚的渊源，两者技术都源自于W北有色金属研究院。宝钛股份已经形成了从“钛铸锭—钛锻件—钛加工—钛部件—钛设备”的完整产业链条，是中国最大的钛合金生产、科研基地，钛材的年产量稳居世界前列。
W部超导填补了国内多种牌号钛合金的空白，基本满足了国内高端市场对钛材性能的需求。是我国高端钛合金棒丝材的主要研发生产基地；此外还是目前国内唯一一家实现超导线材碳素工具钢化生产的企业。
由于W部超导和W部材料分别专注于不同的钛合金产品领域，W部材料控股股东W北院控制的W部超导与公司发展方向互补，因此并不存在实质性的竞争关系。
随着“十四五”规划的推进，三家龙头企业均开启了快速扩产模式，预计三家公司将合计增加约1.6万吨的产能。#航空##新材料##钛合金##有色金属##财经##低空经济#
结语近年来，国家对航空航天产业大力推进，进一步加速产业链上游材料的发展进程。高温钛合金作为航空发动机的关键材料，在当前低空经济和航空高速发展的背景下，有望迎来新一轮广阔机遇。
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W?工大铌合金 突破：耐高温新材料引领航天战斗机新时代
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?W?工大铌合金 突破：耐高温新材料引领航天战斗机新时代
在科技飞速发展的今天，新型材料的研_发一直是各国科技竞争的焦点。?近日，W北工业大学（简称“W工大”）在超高温合金材料领域取得了重大突破，研发出了一种全新的铌合金材 料，这种材料在室温环境下状态稳?定，即便面临2400℃以上的高温也依然不坏不脆，且极具?韧性。?这一技术的突破不仅为我国的材料科学领域带来了新的里程碑，更预?示着其在航天、战?斗机等尖端科技领?域的广阔应用前景。?
一、铌合金的“炸裂”性能
铌合金作为一种新型金属材料，其独特的性能让人?眼?前_一亮。?在室温 环境中，它保持着稳定的物?理和化学状态，?不易受外界因素影响。?而面对极端高温环境时，铌合金展现出了惊人的耐高温性能，即使在超过2400?℃的高温下，也能?保持材料的完整性和韧性，不出现脆?化或断裂现象。? 这一特性使得铌合金在高温环?境下具?有极高的可靠性和稳定性，为航空航天等领域的高温部件提供了理想的材料选择。?
二、航天?器难题的解决者
长期以来，?航天器在高温环境 下的热防护问题一直是科学家们头疼的难题。?传统的热?防护材料在高温下容易失_效?，导致航天器内部温度过高，影响设备正常运行。?而铌合金?的出现，为?这一问题提供了有效的?解决方案。 其耐高温、高韧性的特性使得铌合金能 够成为?理想的航天器热防护材料，有效?保护航天器在极端高温环境下的安全稳定运行。?
三、战斗机核心?部件的新选择
除了?航天领域外，铌合金在战斗机研 发中也展现出了巨大的潜力。?战?斗机发动机是_战斗机的核心部件之一，其运行温度极高，对材料的要求也极为苛?刻。?传统的发动机材料在高?温?下容易出?现性能下降、失效等问题，影响战斗机的性能和安全性。?而铌合金的耐高温、?高韧性特性使得它成为战斗机发动机核?心部件的理想选择，有望在未来战斗?机的研发中发挥重要作用。?
四、技术突破背后的科研实力
W工大?此次在铌合金材?料研发上的重大突破，不仅体现了我国_在材料科学领域的深厚底蕴和强大实力，也彰显了科研人员在面对技术难题时的勇气和智慧。?通过与国际空间站的合作，利用微重力环境进行材 料?性能测试，W工大的科研团队成功攻克了铌合金材料研发中?的一系列技术难题，为我国在材料科学领域的发展开辟了新的道路。?
五、结语
铌合金材料?的研发成功，不仅为我国在航空航天领域的发展注入了新的动力， 也为我国在全球科技竞争中赢得了?先机。?未来，随?着铌合金材料在更多领域的应用和推?广，相信它将会为我国科技进步和经济发展带来?更多的惊喜和贡献。 让我们拭目 以待，共同期待铌合金材料在?未?来的辉煌表现！_
参考?文献及来源
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