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        [LY轉載]高溫合金行業深度報告:軍民需求快速增長,關注高溫合金優質賽道

        作者:


        高溫合金是以鐵、鎳、鈷為基體元素,能在 600°C 以上的高溫環境下抗氧化或耐 腐蝕,并能在一定應力作用下長期工作的一類金屬材料。

        1. 高溫合金概述

        高溫合金是以鐵、鎳、鈷為基體元素,能在 600°C 以上的高溫環境下抗氧化或耐 腐蝕,并能在一定應力作用下長期工作的一類金屬材料。高溫合金不僅有優良的高 溫強度、良好的抗氧化和耐腐蝕性能,而且還有良好的綜合性能,如蠕變性能、疲 勞性能、斷裂韌性、組織穩定性、工藝性能等,主要應用于渦輪葉片、渦輪盤、燃 燒室、壓氣機盤、機匣、環形件、尾噴管及緊固件等部件,是國防建設、航天航空、 能源、船舶等戰略性產業的關鍵戰略材料。高溫合金屬于先進金屬材料行業,表現為高性能合金材料。合金材料指由兩種或兩 種以上的金屬與金屬或非金屬經一定方法所合成的具有金屬特性的物質。隨著組成 合金材料中金屬元素的成分、比例不同,合金材料可以展現出耐高溫、高硬度、高 耐磨性、高韌性、高強度、耐腐蝕性等不同的特性。

        高溫合金可劃分為多種類別:1)按制備工藝,高溫合金可分為鑄造高溫合金、變形高溫合金和粉末高溫合金。鑄 造高溫合金強化相數量較多,不易變形加工,因此重熔高溫合金母合金,在鑄造型 腔內澆注為鑄件,通常用于制造航空航天發動機和燃氣輪機等先進動力裝備的關鍵 熱端部件,其需求量約 20%;按結晶方式可細分為等軸、定向以及單晶鑄造高溫合 金。變形高溫合金的熱加工塑性較好,可以在鍛軋機械的外力作用下塑性變形為特 定形狀和尺寸的鍛件和型材,在固溶、時效狀態下的高溫強度優異,其需求量約占 高溫合金的 70%。其余 10%需求量為粉末高溫合金。2)按基體元素,高溫合金可以分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金等。3)按照強化方式,高溫合金可以分為固溶強化高溫合金、時效強化高溫合金、氧化 物彌散強化高溫合金等。

        1.1. 變形高溫合金:航空發動機中用量最大的高溫材料

        變形高溫合金是經鍛造、軋制、鐓粗和冷拔等塑性變形工藝和熱處理制成的一類高 溫材料,是航空、航天發動機等熱端部件制造所需關鍵材料,也是先進武器裝備發 展的重要基礎。變形高溫合金是最先應用于航空發動機的高溫合金,且變形高溫合 金是航空發動機中用量最大、品種最多的一類高溫材料。在航空發動機中,變形高 溫合金主要用于制造高壓壓氣機盤、渦輪盤、環形件、燃燒室、機匣、軸、管道等 零件。

        從加工工藝來看,鍛造加工出的合金綜合性能表現較好。高溫合金的變形工藝是指 合金在外力作用下,通過塑性變形,形成具有一定形狀、尺寸和力學性能的型材、 毛坯和零件等加工方法,可分為冷加工和熱加工,個別合金采用溫加工。冷加工主 要是指制造絲材、管材的冷拉、冷拔和薄板的冷軋。熱加工包括開坯鍛造、軋制、 鐓餅及模鍛等。熱加工是變形高溫合金的一種主要變形工藝。鍛造是借助工具或模 具在沖擊或壓力作用加工金屬機械零件或毛坯的方法。與單純鑄造、機加工的零件 相比,鍛造加工的冶金缺陷少,零件形狀、尺寸穩定性號,韌性高,纖維組織合理。

        我國高溫合金材料的研制是從 1956 年仿照蘇聯開始的。GH3030 是我國研制的第一 種高溫合金,也是我國的第一種變形高溫合金。我國目前已有變形高溫合金 50 多個 牌號,品種與規格比較期權,但大部分是仿制的美、俄高溫合金牌號,自主創新研 制的牌號較少。

        在高溫合金材料發展過程中,工藝對合金性能的提高起著極大的推進作用。直到 20 世紀 50 年代中期,高溫合金主要通過調整合金成分來提高性能。50 年代后期采用 的高溫合金真空熔煉技術,去除了合金中的有害雜質和氣體,特別是合金成分得到 精確控制,使高溫合金性能不斷提高,研制出一大批高性能的變形合金。進入 60 年 代后,陶瓷過濾、等溫鍛造、定向凝固、粉末冶金等新型工藝的研究成功,進一步 推動高溫合金材料迅猛發展。從熔煉工藝來看,三聯熔煉工藝是目前主流方法。20 世紀 50 年代,國際普遍采用 電弧爐或非真空感應爐熔煉高溫合金,但只能熔煉合金化程度較低且鋁、鈦等易燒 損元素含量少的合金?,F代高溫合金含有大量的易燒損元素和微量元素,必須采用 真空熔煉工藝。為進一步提高合金質量、改善合金組織和性能,20 世紀 90 年代, 國外開發“真空感應熔煉+電渣重熔+真空自耗熔煉”三聯熔煉工藝,其組合技術優 勢已經被國際變形高溫合金界證實,美國通用電氣、美國普惠、英國羅羅、法國斯 奈克瑪、德國 MTU 航空發動機公司等航空發動機公司均認為,三聯熔煉工藝是變 形高溫合金零部件長壽命、高可靠性的基礎,用于渦輪發動機的變形高溫合金轉動 部件必須通過三聯熔煉工藝制備。目前,國內變形高溫合金的主流冶煉工藝仍是“真 空感應+真空自耗重熔”或“真空感應+電渣重熔”的雙聯冶煉。國內采用“三聯” 工藝已實現進展,并小批量研制和試產,但尚未批量生產,預計在“十四五”期間 進一步推廣使用并實現產業化。

        1.2. 鑄造高溫合金:主要用于現代航空發動機的渦輪葉片、導向葉片

        鑄造高溫合金是繼變形高溫合金材料之后于 20 世紀 40 年代國外研發出來的高溫結 構材料。鑄造高溫合金由合金錠重熔后直接澆注或定向凝固成零件,合金的設計無 需考慮其變形加工性能,故可以集中優化其使用性能。鑄造高溫合金在航空發動機 上主要用于使用環境非常惡劣的渦輪葉片、導向葉片等,在燃氣輪機上主要用于透 平葉片。

        鑄造高溫合金按照凝固成型后材料宏觀表現出的晶體形態,可以分為等軸、定向和 單晶。1)等軸晶鑄造高溫合金指用傳統的熔模鑄造方法制備鑄件的高溫合金,其晶 粒組織為等軸晶。等軸晶鑄造高溫合金是鑄造高溫合金中種類最多、應用最廣泛、 技術成熟度最高的高溫結構材料。2)定向凝固柱晶高溫合金指用定向凝固技術制備 鑄件的高溫合金,具有沿著凝固方向有序排列的柱狀晶結構,基本消除了垂直于晶 體生長方向的橫向晶界。3)單晶高溫合金是含有 Ni、Cr、Co、W、Mo、Al 等多種 合金元素并采用定向凝固和選晶(籽晶)技術制造的具有單一柱狀晶組織的鑄造高 溫合金。合金這種分類方式也代表著合金提升承溫能力的發展趨勢和方向,以滿足 更高推重比航空發動機的技術需求。其中,代表先進技術水平的單晶高溫合金自 20 世紀 80 年代研制成功。目前,國外主流航空發動機、燃氣輪機已成熟應用單晶高溫 合金,國內單晶產業化規模相對較小。

        等軸晶鑄造高溫合金于 20 世紀 50 年代開始迅速發展,陸續出現了至今仍被廣泛使 用的性能優異的 IN100、B1900、MAR-M200 等合金。我國鑄造高溫合金的發展從 20 世紀 50 年代中期開始,從仿制發展到獨創和提高階段,相繼研制出 K401、K403、 K405、K412、K418、K465、K447A 等一系列等軸晶鑄造高溫合金,其性能水平與 國外同類合金相當。等軸晶高溫合金整體結構鑄件大量應用于航空、航天發動機及 地面燃機,與傳統的多件板金件焊接或連接的大型復雜構件相比,直接用精密鑄造 技術一次成形具有十分重要的經濟價值和軍事價值。

        定向高溫合金消除橫向晶界,適用于發動機渦輪葉片。定向凝固就是逐漸冷卻時, 嚴格控制單向熱流條件和凝固結晶前沿的溫度梯度,使在特制鑄型中的也太金屬沿 熱流相反方向定向結晶。燃氣發動機渦輪葉片工作時,其沿葉身縱向為主要承載方 向,橫向晶界存在高應力,所以普通鑄造等軸晶渦輪葉片的失效往往是由于主應力 的橫向晶界開裂引發的。定向凝固柱晶由于消除了橫向晶界這一薄弱環節,改變了 受力條件,得以提高韌性和強度。到 20 世紀 70 年代,定向凝固柱晶渦輪葉片占據 了航空發動機渦輪葉片的主導地位。根據《航空材料技術》,目前國外定向凝固柱晶合金已發展到第四代,性能水平不斷 提高,其所適應的發動機推重比等性能水平也在不斷提高,每代定向凝固柱晶的耐 熱能力通常與前一代單晶合金相同。第一、第二代定向凝固柱高溫合金已被制成多 種結構的渦輪葉片和導向器葉片,在多種先進發動機上使用。

        單晶高溫合金性能更優。單晶高溫合金的研究最早始于 20 世紀 60 年代,早期的單 晶高溫合金除了橫向性能和塑性有所改善外,其他性能如蠕變性能、抗氧化性能等 與定向高溫合金相差不大。20 世紀 70 年代開始,單晶高溫合金的研究找到了關鍵 方向——提高合金初熔點和固溶處理溫度。第一代單晶高溫合金就是去除 C、B、 Zr、Hf 等降低合金初熔點的元素,增加高熔點元素 Ta 的含量,進而提高固溶處理 溫度,成功地研制出承溫能力比定向高溫合金 PWA1422 高 25~50℃的第一代高溫合 金 PWA1480。

        國內單晶高溫合金穩步發展。北京航空材料研究院于 20 世紀 80 年代研制成功我國 第一個用于航空發動機的 DD3 單晶高溫合金,90 年代末研制成功我國第一個低成 本第二代單晶高溫合金 DD6,21 世紀初研制了第三代單晶高溫合金 DD9 與 DD10, DD9 合金的力學性能與國外第三代單晶高溫合金 CMSX-10 和 TMS-75 力學性能相 當,并開始探索第四代單晶高溫合金。此外,鋼鐵研究總院和中國科學院金屬研究 所也具備研制單晶高溫合金的能力。

        航空發動機使用性能隨著發動機渦輪葉片精密鑄造技術發展而提高。20 世紀 70 年 代定向凝固技術和高溫陶瓷技術出現,在隨后的 20 年中形成了包括定向柱晶空心 渦輪葉片、單晶空心渦輪葉片近凈形精密鑄造技術,使得航空發動機渦輪前進口溫 度和推重比得以大幅提高。在 20 世紀 90 年代中后期,第二代、第三代單晶合金復 雜空心渦輪葉片一體化精密鑄造技術的研究與應用,使得發動機推重比達到 10,并 有效提高單晶葉片在服役期間的安全可靠性。到 21 世紀初期,先進雙層壁冷結構及 可產生更高冷效的滲透冷卻結構的超氣冷單晶葉片精密鑄造技術的發展,使得推重 比 15-25 級發動機前沿研制計劃不斷取得突破,超氣冷單晶葉片精密鑄造技術成為 航空裝備高推重比動力系統升級換代的保障。

        1.3. 粉末高溫合金:現代航空發動機渦輪盤的必選材料

        粉末冶金高溫合金是用粉末冶金工藝制備的高溫合金,是制造現代高推重比航空發 動機渦輪盤等關鍵熱端部件的必選材料。航空發動機早期所使用的鑄鍛高溫合金, 因其合金鑄錠內成分偏析嚴重,組織不均勻,難以滿足新型發動機的需求。采用粉 末冶金方法生產高溫合金時,由于制粉過程中每個粉末顆粒都是由微量液體金屬快 速冷凝而成的,所以成分偏析僅限制在粉末顆粒的尺寸內,用這樣的粉末制成的坯 料具有均勻的細晶組織。隨著高溫合金成分日趨復雜、零件尺寸不斷增加,粉末冶 金高溫合金顯示出更大的優越性。粉末高溫合金的研制始于 20 世紀 60 年代,經過 多年的發展,國內外已發展了三代粉末高溫合金,粉末高溫合金也已成為制造先進 高性能航空發動機渦輪盤最重要的方法。

        我國已研制出第三代粉末高溫合金。我國粉末高溫合金的研究是從 20 世紀 70 年代 開始,目前已經研制出了第三代粉末高溫合金——使用溫度為 800℃的高強加損傷 容限型 FGH99 合金。國內粉末高溫合金研發機構主要是北京航空材料研究院和鋼 鐵研究總院。

        1.4. 我國高溫合金行業已形成完整的產品體系

        我國高溫合金起步較晚,產品體系逐漸發展成熟。1956 年第一爐高溫合金 GH3030 的試煉成功拉開了我國高溫合金研制和生產的序幕。迄今為止,我國高溫合金行業 的發展歷程可以分為三個階段:第一階段從 1956 年至 20 世紀 70 年代初,是我 國高溫合金的創業和起始階段。本階段主要仿制前蘇聯高溫合金為主體的合金系列, 包括 GH4033、GH4049、GH3030 等。第二階段從 20 世紀 70 年代中期至 90 年 代中期,是我國高溫合金的提高階段。本階段主要試制歐美型號的發動機,提高高 溫合金生產工藝技術和產品的質量控制。第三階段從 20 世紀 90 年代中期至今, 是我國高溫合金的全新發展階段。本階段的特點是應用和開發出一批新工藝,研制 和生產了一系列高性能、高檔次的新合金。

        國內政策大力支持高溫合金產業發展。高溫合金是國內緊缺戰略性高端裝備的關鍵 材料,主要應用于航空航天領域和能源領域。近年來國家相繼出臺系列政策支持高 溫合金的研發與生產,其中屢次提及攻克高溫合金技術難關以及發展高溫合金國產 化。具體包括《中國制造 2025》、《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》、《新 材料產業發展指南》等。

        2. 需求端:高溫合金下游應用廣泛,軍民市場空間廣闊

        高溫合金下游應用廣泛,航空航天是高溫合金最大的應用領域。作為飛機動力裝置 的航空發動機是航空工業中技術含量最高、難度最大的部件之一,需要具備輕質、 高強、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能,而高溫合金作為在 600℃以上及一 定應力條件下長期工作的金屬材料,滿足現代航空發動機對材料的苛刻要求,已成 為航空發動機熱端部件不可替代的關鍵材料。在先進的航空發動機中,高溫合金用 量所占比例已高達 50%以上。隨著技術的發展和產量的提升,高溫合金耐高溫耐腐 蝕的特點使其在柴油機和內燃機渦輪增壓、燃氣輪機、石油化工、汽車工業等民用 工業中逐步廣泛應用。從我國高溫合金應用結構來看,航空航天領域是高溫合金最 大的應用領域,應用占比達 55%;其次為電力及機械領域,占比分別為 20%和 10%。

        2.1. 航空發動機:高溫合金是熱端部件的關鍵材料

        高溫合金是航空發動機熱端部件的關鍵材料。航空發動機是現代工業“皇冠上的明 珠”,是高溫合金最重要的應用領域。航空發動機的技術進步與高溫合金的發展密切 相關,高溫合金是推動航空發動機發展最為關鍵的結構材料。隨著對新型的先進航 空發動機推重比的要求不斷提高,對高性能高溫合金材料的依賴越來越大。航空發 動機材料進入冷端以鈦為主、熱端以鎳為主的鎳、鈦、鋼“三國鼎立”時代。在先 進航空發動機中,高溫合金用量占發動機總重量 40%-60%,主要用于四大熱端部件:燃燒室、導向器、渦輪葉片和渦輪盤,此外,還用于機匣、環件、加力燃燒室和尾 噴口等部件。1)燃燒室是發動機各部件中溫度最高的區域,燃燒室內溫度可高達 1500-2000℃, 作為燃燒室壁的高溫合金材料需承受 800-900℃的高溫,局部高達 1100℃以上。用 于制造燃燒室用量最大的材料是變形高溫合金。2)導向器也可稱為渦輪導向葉片,用來調整燃燒室出來的燃氣流向,是渦輪發動機 上承受溫度最高、熱沖擊最大的零部件,材料工作溫度最高可達 1100℃以上,但渦 輪導向葉片承受的應力比較低。導向器材料大多采用精密鑄造鎳基高溫合金。3)渦輪葉片是發動機中工作條件最惡劣的部件,在承受高溫的同時要承受很大的離 心應力、振動應力、熱應力等。其所承受溫度低于相應導向葉片 50-100°C,但在 高速轉動時,由于受到氣動力和離心力的作用,葉身部分所受應力高達 140MPa,葉 根部分達 280-560MPa。渦輪葉片材料大多是精密鑄造鎳基高溫合金。渦輪葉片其結 構與材料的不斷改進已成為航空發動機性能提升的關鍵因素之一。4)渦輪盤在四大熱端部件中所占質量最大。渦輪盤是航空發動機上的重要轉動部件, 工作溫度不高,一般輪緣為 550-750℃,輪心為 300℃,因此盤件徑向的熱應力大。用作渦輪盤的高溫合金為屈服強度很高、細晶粒的變形高溫合金和粉末高溫合金。

        2.1.1. 軍機量增+維修換裝推動軍用航發需求持續增長

        國際安全緊張局勢下,軍費投入持續增長。國防軍費投入是軍工產業發展的基礎, 我國 2023 年中央財政國防預算支出為 1.55 億元,同比增長 7.1%,高于 2023 年國 內生產總值 5.0%的增長目標。當前國際政治與安全形勢日趨復雜,中東地區地緣局 勢緊張,俄羅斯與烏克蘭爆發武裝沖突,美國與中國摩擦事件頻發。在國際動蕩局 勢下,中國為維護國家安全加強軍隊建設,軍費投入水平有望實現持續較高增長。

        我國軍機在數量及代際結構上仍存在巨大空間亟待填補。根據 Flight global 發布的 《World air forces 2023》,截至 2022 年末,我國軍用飛機數量為 3284 架,位列全球 第三,較美國的 13300 架仍存在較大差距。此外,我國軍機與美國相比還存在代際 劣勢。以戰機為例,我國以 J-7、J-8 為代表的二代戰機占比為 46%,以 J-10、J-11/16 為代表的三代戰機占比為 52%,以 J-20 為代表的四代戰機占比僅 2%;美國空軍無 二代戰機,以 F-15、F-16C 為代表的三代戰機占比 76%,以 F-22、F-35 為代表的四 代戰機占比 24%。從軍機數量和軍機代際結構來看,我國軍機市場存在較大增量空 間,新機列裝將有利帶動軍用航空發動機的新增需求。

        政策力度升級,推動軍用航空市場保持高景氣度??哲娋邆涓咚贆C動性、快速戰略 投送能力、強大精確打擊能力等特性,其在國家安全戰略中的地位持續上升,逐漸 成為一國海陸空現代化防御體系的核心。國內航空領域持續出臺利好政策文件, 2015 年中國國防白皮書《中國的軍事戰略》首次提出空軍按照空天一體、攻防兼備 的戰略要求,實現“國土防空”向“攻防兼備”轉變。2018 年 11 月,中國空軍公布 了建設現代化空軍的“三步走戰略”,一是到 2020 年基本跨入戰略空軍門檻,二是 2035 年初步建成現代化戰略空軍,三是 2050 年全面建成現代化戰略空軍。預計未 來軍費將持續向空軍投入,推動我國軍用航空制造業景氣度持續向好。

        軍用航空發動機新型號豐富產品線,帶來增量需求。我國目前已經形成渦噴、渦扇、 渦軸、渦槳等全譜系的軍用航空發動機研發和生產能力,廣泛裝配于各類軍機?!缎?時代的中國國防》白皮書明確國防和軍隊的全面建設,將加大淘汰老舊裝備的力度, 同時列裝殲-20 戰斗機等高新技術裝備。一些新型號軍用航空發動機的研制與定型 將進一步豐富產品體系,帶來增量需求。如運-20 目前使用俄羅斯的 D-30KP-2 發動 機,未來將替換成國產的渦扇 20 發動機。又如殲-20 目前使用渦扇-10C 發動機,未 來將裝配性能更高的渦扇 15 發動機,對標美國 F119 渦扇發動機。目前,渦扇 15 發動機已于 2022 年完成首飛,2023 年開始量產,后續大批量裝配于殲-20 將帶來增量 需求。

        我國軍用飛機現代化建設的增量市場以及維修和換裝的存量市場預示著國產軍用 發動機對應高溫合金的市場規模增長?;谝陨戏治?,我們做出如下的假設和預測:關于新增軍機帶來的增量需求,中國空軍要在 2035 年初步建成現代化戰略空 軍,中國空軍實力與經濟實力將同步提升。我們假設:1)我國軍機將加速列裝, 未來十年軍機年均復合增速為5%;2)新增新一代軍用飛機以雙發或多發為主, 同時考慮維修、備用等因素,假設整體飛發比例為 1:4;3)根據隆達股份招股 說明書,單臺現代發動機高溫合金的平均用量為 3 噸?;谝陨霞僭O,2022 年 我國軍用飛機數量為 3284 架,預計未來 10 年新增軍用飛機數量達 2065 架, 對應發動機臺數 8260 臺,對應高溫合金需求量為 24780 噸。關于維修和換裝的存量市場,我們假設:1)國產發動機壽命為 5 年;2)基于 現有軍用飛機單發和雙發數量比例為 1:1 的基本假設估計;3)根據隆達股份招 股說明書,單臺現代發動機高溫合金的平均用量為 3 噸?;谝陨霞僭O,2022 年我國軍用飛機數量為 3284 架,未來 10 年維修與換發帶來的發動機總臺數為 9852 臺,對應高溫合金需求量為 29556 噸?;谝陨霞僭O,我們預測未來 10 年軍用航空發動機帶來的高溫合金需求量為 54336 噸。

        2.1.2. 國產商發正加速研制,市場未來可期

        中國航發商發總負責國產商用航空發動機的研制與生產。中國航發商發成立于 2009 年,被國家批準為大型客機發動機項目的責任主體和總承制單位。中國航發商發共 規劃了三個產品系列:1)配套 160 座窄體客機 C919 的 CJ1000 發動機;2)配套 280 座寬體客機 C929 的 CJ2000 發動機;3)配套 110-130 座支線客機 ARJ21 的 CJ500 發動機。

        國產飛機研制已取得顯著成效。1)C919 是我國按照國際民航規章自行研制、具有 自主知識產權的大型噴氣式民用飛機。2023 年 5 月首架交付的 C919 圓滿完成首次 商業載客飛行,隨后常態化執飛滬蓉線。2023 年 9 月 10 日,商飛公司透露 C919 訂 單數已經達到 1061 架。2023 年 9 月 28 日,作為 C919 大型客機的全球首發用戶, 中國東航再次與中國商飛在上海簽署購機協議,在 2021 年簽訂首批 5 架的基礎上, 再增訂 100 架 C919 大型客機。2)ARJ21 是我國按照國際標準研制的具有自主知識 產權的中短程渦扇支線飛機,于 2008 年 11 月成功首飛,與 2016 年 6 月正式投入航線運營。根據上海市科委,截至 2022 年末,ARJ 共獲得訂單 690 架。3)C929 目 前仍處于研制階段。目前 C919 使用的是 CFM 國際公司的 LEAP-1C 發動機,ARJ21 使用的是 GE 公司的 CF34-10A 發動機。隨著國內民用飛機制造行業發展,出于自 主創新的需求迫切,未來國產大飛機上的發動機將替換為國產商用航空發動機。

        高溫合金在民航領域的應用未來可期。目前,我國航空發動機制造業優先滿足國防 需求,民用航空發動機尚處于起步階段,民航客機發動機主要依賴進口,如美國 GE 航空、普惠、羅羅、賽峰等,國產發動機的市場化率不到 1%。隨著 C919 大飛機等 國產民航項目的穩步推進,高溫合金在國內民航領域的市場將逐步擴大。國產商用發動機正加速研制中。2017 年 CJ1000A 核心機完成組裝,2018 年 5 月點 火啟動成功,核心轉速達到設計要求,2020 年開始進入地面臺架測試階段。“長江” 系列三個產品在技術上一脈相承,以 CJ1000 發動機的核心機為基準,通過相似放 大和局部優化發展出 CJ2000 的核心機, 再匹配低壓部件并嵌入經過驗證的新技術 后形成 CJ2000 發動機,CJ500 核心機則基于 CJ1000 核心機縮小改進而來。在此基 礎上,能夠大大縮短研制周期。2020 年 7 月,CJ-2000AX 驗證機完成整機裝配。CJ500 發動機正處于研制階段。國產商用發動機正加速研制,研制成功后將裝配于 國產大飛機上,打開國內商用航發市場第二增長曲線。“長江”系列發動機性能指標表現較好。“長江”系列發動機是雙轉子、直接驅動大 涵道比渦扇發動機, 具有低油耗、低排放、低噪聲、高可靠性、低維護成本等特點。CJ1000 發動機起飛推力約 133kN , 耗油率與國際最新一代窄體客機發動機相近。CJ2000 發動機起飛推力約 347kN ,在 CJ1000 的技術特征基礎上,還嵌入了部分新 一代核心部件關鍵設計和工藝技術。

        國產商用發動機有望受益于巨大的民機市場。據國際航空運輸協會統計,2023 年上 半年全球航空行業旅客周轉量同比+47.2%,恢復至疫情前水平的 94.2%。根據《中 國商飛公司市場預測年報(2022-2041)》,2022-2041 年全球/中國航空行業旅客周轉 量 CAGR 達到 3.90%/5.61%,2041 年全球/中國客機量將達到 47531/10007 架。航空 市場需求持續恢復并呈現穩健增長態勢。

        中型窄體客機未來二十年市場需求量最大。據中國商飛預測,中型窄體客機即 C919 國產大飛機對應機型的 2022-2041 年全球預計交付量 20587 架,價值 24161 億美元, 中國預計交付量 4987 架,其市場空間在九大細分賽道中最為廣闊。伴隨 C919 放量, 以及其配套的 CJ1000 發動機成功裝配,預計將帶來可觀的市場空間。

        2.2. 航天發動機:航天事業加速發展催生需求

        高溫合金是火箭發動機核心部件燃燒室和渦輪泵的關鍵用材。液體火箭發動機主要 由燃燒室和噴管、渦輪泵和活門自動器三大部分組成,其中燃燒室和噴管容納推進 劑燃燒,產生 3000°C 以上的高溫和 30-200 個大氣壓的高壓氣體并高速從噴管噴 出,形成強大的推力;渦輪泵的作用是對氧化劑和燃燒劑提高壓力,以便注入燃燒 室。

        我國航天產業的發展對高溫合金提出了持續的需求。我國未來主力運載火箭長征七 號采用的 YF-100 液氧-煤油火箭發動機單臺質量為 1.9 噸,每枚火箭采用 6 臺 YF100 火箭發動機,則每枚火箭渦輪泵及燃燒室總質量 11.4 噸,其中高溫合金用量占比在 25%左右,每枚長征七號火箭所用高溫合金部件質量約為 2.88 噸。若假設高溫 合金部件成材率為 30%,則每枚長征七號所需高溫合金質量為 9.6 噸。近年來中國航天事業正高速發展,中國航天科技工作者持續推進航天科技創新并在 運載火箭發動機研制、固體燃料火箭研發、可重復航天器研發等方面取得重大突破;推進載人航天工程、北斗工程等中國重大航天旗艦工程,打造大型空間基礎設施;推進遙感衛星、通訊衛星等星座的建設,推動航天事業走向商業化。2023 年中國航 天發射次數達 67 次,位列全球第二,僅次于 115 次的美國。假設未來十年航天發射 量年均次數在 80 次的情況下,預計未來 10 年我國火箭發動機用高溫合金需求達 7680 噸。

        2.3. 燃氣輪機:國產化替代帶來需求增長

        燃氣輪機是以連續流動的氣體為介質帶動葉輪高速旋轉,將燃料的能量轉變為有用 功的內燃式動力機械,是一種旋轉葉輪式熱力發動機。按其輸出功率,燃氣輪機可 以分為微型、輕型和重型,前兩者通常由航空發動機改裝,功率通常在 50MW 以內, 可用于工業發電、船舶動力、管道增壓、坦克、分布式發電等;后者功率通常在 50MW 以上,主要用于陸地上固定的發電機組,如城市電網。高溫合金是燃氣輪機核心部件的重要材料。燃氣輪機的核心部件是壓氣機、燃燒室 和燃氣透平。燃氣輪機主要用于地面發電機組和船舶動力領域,工作環境需要承受 高硫燃氣和海水鹽分的腐蝕,工作壽命要求達到 50000-100000 小時。渦輪盤在工作 時轉數接近 10000 轉/分鐘,要求材料耐用溫度達到 600°C 以上,因此設備部件材 料必須使用具有耐高溫、較高蠕變強度的高溫合金材料,目前國內外主要采用鎳基 高溫合金進行制造。

        燃氣輪機技術水平是代表一個國家科技和工業整體實力的重要標志之一。燃氣輪機 是關系國家安全和國民經濟發展的高技術核心裝備,屬于市場前景巨大的高技術產 業。正是基于燃氣輪機在國防安全、能源安全和保持工業競爭能力領域的重大地位, 發達國家高度重視燃氣輪機的發展,世界燃氣輪機技術及其產業發展迅速,目前重 型燃氣輪機主要由三菱重工(MHI)、通用電氣(GE)、西門子(Siemens-WH)、阿 爾斯通(Alstom-ABB)等公司開發,輕型燃氣輪機方面,世界主要航空發動機公司 羅爾斯·羅伊斯(RR)、通用電氣(GE)、普拉特·惠特尼(P&W)等由航空發動 機改型研制了 3 代輕型燃氣輪機。目前,我國燃氣輪機領域主要的研制力量分別來 自中國航發、船舶、機械等工業部門和科研院所。

        燃氣輪機的國產化生產將進一步帶來高溫合金材料需求的大幅增長。中國燃氣輪機 工業按蘇聯模式建立,分屬機械、航空、船舶等工業部門。我國在 1993 年引進烏克 蘭 UGT-25000 燃氣輪機后開始了國產化研究,研制出了國內首臺擁有自主知識產權 的中等功率的燃氣輪機 QC280,目前已完成第二階段國產化工作,國產化率達到 98.10%。根據 2017 年 2 月 10 日中航動力公告,中航動力已收到陜西省發展和改革 委員會《關于 QC280/QD280 燃氣輪機生產能力建設項目竣工驗收的批復》, “QC280/QD280 燃氣輪機生產能力建設項目”已通過竣工驗收。這標志著我國國產 艦船用燃氣輪機已經完成國產化批產階段,有望在我國未來大型護衛艦、大型驅逐 艦和新型兩棲登陸艦等水面艦艇上廣泛引用。燃氣輪機的國產化生產將進一步帶來 高溫合金材料需求的大幅增長。

        2.4. 核電設備:我國核電建設穩步推進

        在核電裝備制造業中,高溫合金材料因其具有的耐高溫、耐高強度等優異特性,具 有難以替代的作用,主要應用于承擔核反應工作的核島內。核電裝備中主要使用高 溫合金的部件包括燃料機組、控制棒驅動機構、壓力容器、蒸發器以及堆內構件、 燃料棒定位格架、高溫氣體爐熱交換器等,這些部件在工作時需要承受 600-800°C 的高溫,需要較高的蠕變強度,必須采用高溫合金材料。

        我國核電建設正穩步推進中。根據《“十四五”規劃和 2035 遠景目標綱要》,到 2025 年,我國核電運行裝機容量達到 7000 萬千瓦;到 2030 年,我國核電運行裝機容量 達到 1.2 億千瓦。根據中國核能行業協會發布的《中國核能發展報告 2023》,截至 2022 年末,我國商運核電機組 53 臺,總裝機容量 5563 萬千瓦,位列全球第三;我 國在建核電機組 23 臺,總裝機容量 2549 萬千瓦,繼續保持全球第一。

        核電建設將帶動高溫合金材料的消費。以正常一座 100 萬千瓦的核電機組消耗 500 噸高溫合金進行估算,目前在建的總計 2549 萬千瓦核電機組需要 12745 噸左右高 溫合金。根據國家核電建設規劃,到 2030 年核電運行裝機容量達到 1.2 億千瓦, 2023-2030 年新增裝機容量約 6437 萬千瓦,對應高溫合金需求為 32185 噸,則預計 未來核電建設帶來的每年全國的高溫合金需求量為 4000 噸左右。

        2.5. 汽車渦輪增壓:高溫合金發展最為迅速的民用領域

        汽車渦輪增壓器是最主要的車用高溫合金應用領域。汽車渦輪增壓器、發動機排氣 管、內燃機的閥座、鑲塊、進氣閥、密封彈簧、火花塞、螺栓以及熱發生器等裝置 零部件需要高的高溫力學性能,因此是高溫合金材料的重要應用領域,其中汽車渦 輪增壓器是最主要的車用高溫合金應用領域。汽車渦輪增壓器具有降低噪聲、減少 有害氣體排放、提高功率等優點,國外的重型柴油機增壓器裝配率 100%,中小型柴 油機也在不斷地增大其裝配比例,英、美、法等國家裝配比例已達 80%左右,相較 之下,我國 50%的裝配率仍有一定提升的空間。汽車渦輪增壓器是高溫合金發展最為迅速的民用領域。2023 年國內汽車產量為 3011 萬輛,2016-2023 國內汽車產量 CAGR 為 0.95%。我們做如下假設:1)未來五年國 內汽車產量穩定在 3000 萬輛;2)根據圖南股份招股說明書,2018 年每萬輛汽車渦 輪增壓器高溫合金用量約為 3.5 噸,隨著中國車用渦輪增壓器滲透率的提高以及發 動機排氣管等部件對鐵基材料的替代,2020 年萬輛汽車高溫合金的需求量將達到 4.2 噸,假設 2020 年后萬輛汽車高溫合金需求量維持 4.2 噸?;谝陨霞僭O,對應 一年高溫合金需求量為 1.26 萬噸。

        3. 供給端:高溫合金行業壁壘高,行業供給能力逐步增強

        高溫合金行業壁壘較高。在下游需求拉動下,我國高溫合金行業處于高速發展中, 但由于高溫合金行業具有技術含量高、制備工藝復雜、加工難度大等特點,制備技 術需要長期積累與發展,因此具有較高的技術壁壘。同時由于高溫合金主要應用于 軍工領域,須取得相應資質才能進入下游采購體系,而資質的取得與認證周期較長, 因此高溫合金行業的投資回報周期較長。此外,由于高溫合金材料的產能稀缺性及 品質的高要求,下游客戶選定高溫合金供應商后,會進行長期合作,通常不會更換, 也會對新進入者形成壁壘。具體來看,高溫合金行業在技術、市場先入、行業準入、 生產組織能力、資金要求上都具有很高的行業壁壘。

        從發展歷程及技術背景來看,當前我國從事高溫合金研究生產的企業主要分為四類。1)第一類是依托科研院所技術轉型企業,主要是鋼研高納、航材股份、中科院金屬 研究所等企業,他們長期承擔國內合金技術研發任務,具備深厚的技術積累,與下 游需求單位緊密合作,具備生產較小批量、結構復雜的特定型號高端產品能力。2) 第二類是中國航發下屬發動機主機廠和中航工業、中航科技等集團內部從事精密鑄 造或鍛造業務的相關企業,主要為各大主機廠和其他集團單位提供配套服務。3)第 三類是特鋼企業,他們在冶金方面具備較強技術實力,通常具備大規模生產能力, 主要是撫順特鋼、寶鋼特鋼等,能夠生產批量較大的合金板材、棒材和鍛件。4)第 四類是以圖南股份、萬澤股份等為代表的新興民營冶金企業,近年開始涉及高溫合 金領域,主要是在特定型號高溫合金材料或某一產品領域具備技術優勢。

        從供給端來看,我國高溫合金行業供給仍存在較大缺口。我國高溫合金行業從業企 業數量少,整體技術開發水平與國際先進水平還有較大差距,整體產能、實際有效 產量較小,尤其是高端航空用高溫合金的有效產能遠遠不能滿足日益增長的市場需 求。目前國內從業企業間屬于競合關系,直接競爭較少,基本上以努力實現技術創 新、擴大產能、滿足市場需求為目標共同發展。

        國內高溫合金相關上市公司正積極開展擴產計劃。目前我國高溫合金行業供給仍存 在較大缺口,國內高溫合金上市公司正積極擴產,增加高溫合金產能。如航材股份 通過 IPO 擴產擬建設 3 條母合金研發中試線,1 條大型復雜高溫結構件模具研發中 試線;西部超導通過非公開發行股票募集資金,投產發動機用高性能高溫合金材料 及粉末盤項目等,將新增高溫合金產能 1500 噸。

        4. 國內主要高溫合金參與上市公司

        4.1. 撫順特鋼:老牌鋼企重組迎新生,軍用高溫合金主要供應商

        公司是國內重要特殊鋼新材料供應商之一。公司具備雄厚的技術基礎,擁有先進的 冶金裝備,長期承擔國家大量特殊鋼新材料的研發任務。公司主營業務為特殊鋼和 合金材料的研發制造,主要產品為高溫合金、不銹鋼、工模具鋼、合金結構鋼等。產品廣泛應用于航空航天、能源電力、石油化工、交通運輸、機械機電、環保節能 等領域,是國內重要的特殊鋼新材料供應商之一。

        2017 年公司經歷破產重組,重組后經營業績顯著提升。2017 年東北特鋼集團開始 實施混合所有制改革,國內知名民營鋼鐵企業沙鋼集團成為公司控股股東。其入駐 后一方面注入資金緩解了公司的債務負擔,一方面提供全新的發展理念,有效促進 了公司的各項制度改革以及經營管理水平提升,為公司注入發展活力。重組后公司經營業績、產量規模及生產效率顯著提升。2018 年公司扣非歸母凈利潤開始好轉, 同比增長 82.69%。2019 年,東北特鋼的鐵、鋼、材產量比混改前的 2017 年分別增 長 46%、39%、40%。營收穩健增長,2022 年高溫合金營收占比為 20.7%。公司營收從 2018 年的 58.48 億 元增長至 2022 年的 78.15 億元,CAGR 達到 7.52%。2023Q1-Q3 公司實現營收 62.75 億元,同比增長 9.36%;實現扣非歸母凈利潤 2.38 億元,同比下滑 28.17%。公司營 收按產品拆分,2022 年合金結構鋼/高溫合金/不銹鋼/合金工具鋼營收分別為 27.89/16.19/16.16/12.04 億元,占公司營收比重分別為 35.7%/20.7%/20.7%/15.4%。其 中,高溫合金營收比重呈穩步提升態勢,從2018年的13.4%提升至2022年的20.7%。

        高溫合金業務毛利率短期承壓。公司 2022 年毛利率為 14.68%,同比-5.42pct;歸母 凈利率為 2.51%,同比-8.06pct,整體盈利能力下滑。高溫合金業務毛利率從 2018 年 的 36.6%上漲至 2021 年的 42.6%,但 2022 年下滑至 27.8%,主要系原材料采購價 格上漲+高溫合金產品結構調整。

        公司軍用市場占有率較高,競爭優勢明顯。公司下游主要供給汽車、工程機械、航 空航天等主要工業制造領域。軍用市場方面,公司是國內航空發動機及其他軍工生 產企業難以替代的優秀供應商,公司軍用高溫合金及超高強度鋼具有較高的市場占 有率。在民用市場,依托優質的產品及服務,公司已入選中國商飛供應商名錄,并 與陜西法士特、長春一汽等重要客戶建立了長期穩定的合作關系。公司高溫合金產銷量穩步增長。公司高溫合金產量從 2020 年的 5500 噸增長至 2022 年的 7200 噸,2023 前三季度高溫合金產能 6800 噸,同比增長 19.30%,公司高溫 合金產量穩步增長。從銷售情況來看,公司的產銷率保持在 95%以上。

        公司生產及技術改造項目持續推進,產能有望繼續擴大。隨著航空航天及能源動力 領域快速發展,未來高溫合金、超高強度鋼等原材料市場需求將持續增長。截至 2023 年上半年,公司打破重點產品產能瓶頸,持續推進重要生產項目及技術改造項目建 設,包括均質高強度大規格高溫合金、超高強度鋼產業化建設項目已投入生產;高 溫合金、高強鋼產業化技術改造項目(1 期)部分項目建設完成已投入生產,12 噸 真空感應爐及部分附屬設備正在調試中;進一步提升軍品產能技術改造項目的設備 正在安裝、調試中。

        4.2. 鋼研高納:依托原鋼鐵研究總院,技術儲備及研發實力強

        鋼研高納是國內高端和新型高溫合金制品生產規模最大的企業之一,擁有年生產超 千噸航空航天用高溫合金母合金的能力以及航天發動機用精鑄件的能力,在變形高 溫合金盤鍛件和汽輪機葉片防護片等方面具有先進的生產技術,具有制造先進航空 發動機亟需的粉末高溫合金和 ODS 合金的生產技術和能力。

        科研院所轉型成立,技術儲備及研發實力強。公司前身為鋼鐵研究總院,科研實力 雄厚,是我國金屬新材料研發基地、冶金行業重大關鍵與共性技術的創新基地、 國 家冶金分析測試技術的權威機構。依托鋼研集團的強大實力,公司不斷擴展業務范 圍,目前建有“高溫合金新材料北京市重點實驗室”和“北京市燃氣輪機用高溫合 金工程技術研究中心”,并作為多個國家科研平臺的重要組成部分,為公司的后續創 新發展提供了強有力的后盾。重點實驗室在應用基礎研究、關鍵共性和前沿技術研 發方面,構建了產學研一體化服務平臺,開拓了 3D 打印、高溫復合材料、數字化 研發等前沿技術領域,致力于解決公司現有鑄鍛產品在生產研制中的共性技術難題。

        業績高速增長,鑄造高溫合金營收占比最高。公司營收從 2018 年的 8.93 億元增長 至 2022 年的 28.79 億元,CAGR 達 34.02%;歸母凈利潤從 2018 年的 1.07 億元增長 至 2022 年的 3.37 億元,CAGR 達到 33.24%,業績呈快速增長態勢。2023Q1-Q3 公 司實現營收 24.19 億元,同比增長 27.42%;實現歸母凈利潤 2.35 億元,同比增長 8.44%。按產品種類劃分,公司 2022 年鑄造高溫合金、變形高溫合金和新型高溫合 金營收分別為 17.32/6.94/3.99 億元,占比分別為 60.2%/24.1%/13.9%。

        整體毛利率相對平穩,新型高溫合金毛利率水平較高。公司 2022 年毛利率為 27.68%, 同比-0.50pct;歸母凈利率為 11.69%,同比-3.52pct。鑄造高溫合金業務毛利率從 2018 年的 32.5%下滑至 2022 年的 26.3%,主要系原材料價格上漲。新型高溫合金產品毛 利率最高且呈穩步上升態勢,從 2018 年的 37.3%上漲至 2022 年的 46.0%。

        積極設立子公司,提高高溫合金生產和研制能力。1)2022 年 4 月公司發布公告, 公司擬與航發動力共同出資設立西安鋼研高納合資子公司。目前,西安鋼研高納已 經完成產品交付主體切換,按計劃有序組織生產運營。2)2022 年 6 月公司發布公 告,擬以自有資金在四川德陽投資設立全資子公司。2023 年 10 月 12 日,四川德陽 基地如期建成達產。3)2023 年 11 月 24 日公司發布公告,擬通過自有資金和公司 遼寧分公司部分資產出資的方式在遼寧省沈陽市投資設立全資子公司“遼寧鋼研高 納智能制造有限公司”。

        4.3. 西部超導:高端鈦合金龍頭,高溫合金逐步放量

        公司是國內高端鈦合金領域的龍頭企業。公司是我國高端鈦合金棒絲材、鍛坯主要 研發生產基地之一,是目前國內唯一的低溫超導線材商業化生產企業。通過長期技 術積累,已經突破了十余個牌號高溫合金的批量生產技術,具備相關牌號高溫合金 的量產能力,并取得從事軍品生產所需要的相關資質、質量體系認證。主要產品有 三類,高端鈦合金材料,包括棒材、絲材和鍛坯等;超導產品,包括鈮鈦錠棒、鈮 鈦超導線材、鈮三錫超導線材和超導磁體等;第三類是高性能高溫合金材料,包括 變形高溫合金、鑄造和粉末高溫合金母合金等。

        業績快速增長,高溫合金業務占比提升顯著。公司營收從 2018 年的 10.88 億元增長 至 2022 年的 42.27 億元,CAGR 達 40.38%;歸母凈利潤從 2018 年的 1.35 億元增長至 2022 年的 10.80 億元,CAGR 達 68.19%。2023Q1-Q3 公司實現營收 30.88 億元, 同比下滑 5.47%;實現歸母凈利潤 5.83 億元,同比下滑 32.13%,主要系公司產品銷 售結構調整,導致產品毛利同期減少。按產品種類劃分,2023H1 公司鈦合金/超導 線材/高溫合金業務營收占比分別為 63.4%/19.0%/13.4%,其中高溫合金業務營收占 比提升顯著,從 2019 年的 0.7%提升至 2023H1 的 13.4%。

        高溫合金毛利率處于較低水平。公司 2022 年毛利率為 39.45%,同比-1.37pct;歸母 凈利率為 25.55%,同比+0.22pct,整體盈利能力較為穩定。高溫合金業務毛利率目 前處于較低水平,2022 年為 3.3%。

        公司高溫合金產量持續擴張。公司三大主營業務產量均保持擴張態勢,2022 年公司 高性能高溫合金材料的產量為 1167.75 噸,同比增長 110.52%。

        募投用于產能擴張,支撐后續業績增長。公司 2022 年 1 月定增募集 20.13 億元,用 于提升各主營業務產能。“高性能超導線材產業化項目”預計 2023 年 12 月投產, “航空航天用高性能金屬材料產業化項目”、“超導創新研究院項目”以及“超導產 業創新中心”項目預計于 2024 年 12 月投產,屆時鈦合金材料、高溫合金分別新增 5050 噸、1500 噸。

        4.4. 航材股份:中國航發下屬航空發動機用高溫母合金唯一批產單位

        公司是中國航發下屬航空發動機用高溫母合金唯一批產單位。公司承擔了我國渦扇、 渦噴、渦軸、渦槳系列在研在役發動機型號任務,產品覆蓋國內全部批產的航空發 動機用高溫合金母合金產品。目前,高溫合金熔鑄事業部可供應高溫合金牌號 60 余 種,其中航空發動機用高溫合金牌號 40 余種。擁有完整的鑄造、粉末高溫合金母合 金制備技術體系,高溫合金母合金、等溫鍛造模具鑄件技術居于國內領先水平。目 前,事業部在國內獨家研制并批產了國內先進發動機所用的定向高溫合金母合金、 單晶高溫合金母合金、金屬間化合物合金、粉末高溫合金母合金。

        業績呈快速增長態勢,高溫合金業務占比較高。公司營業收入從 2020 年的 14.53 億元增長至 2022 年的 23.35 億元,CAGR 達到 26.80%;歸母凈利潤從 2020 年的 2.83 億元增長至 2022 年的 4.42 億元,CAGR 達到 25.03%,業績呈快速增長態勢。2023Q1- Q3 公司實現營收 21.95 億元,同比增長 18.86%;實現歸母凈利潤 5.03 億元,同比 增長 25.03%。單看高溫合金業務,公司高溫合金母合金業務營收從 2020 年的 4.54 億元增長至 2022 年的 7.13 億元,CAGR 達到 25.27%,2022 年營收占公司總營收比 重為 30.8%。

        高溫合金母合金業務毛利率短期承壓,長期看有較大提升空間。公司 2022 年毛利 率為 33.79%,同比-0.50pct;歸母凈利率為 18.95%,同比-0.33pct,略有下滑但盈利 能力仍然較強。高溫合金母合金業務毛利率從 2020 年的 14.82%下滑至 2022 年的 12.68%,主要系原材料采購價格上漲。未來隨單晶高溫合金母合金產品定型,疊加 公司 IPO 募投項目產能釋放,高溫合金母合金業務毛利率有望穩步提升。

        高溫母合金軍民品均保持穩健增長。1)軍品:公司高溫合金母合金軍品主要為定向 和等軸高溫合金母合金產品,二者收入規模均顯著提升。2)民品:公司高溫合金母 合金民品主要為等軸、粉末高溫合金母合金,2021 年收入增長主要來自等軸、定向 高溫合金母合金增長;2022 年收入增長主要來自等軸、粉末及大型鑄件收入增長。

        公司高溫合金母合金產品下游客戶主要在航空發動機、汽車/艦船用渦輪部件、醫療 領域等。從高溫母合金業務的客戶結構來看,2022 年,中國航發下屬公司、范尼韋 爾、無錫卡仕對應的銷售收入分別為 4.40 億元、1.52 億元、0.43 億元,占高溫母合 金業務營收比重分別為 62%、21%、6%。范尼韋爾公司專注于渦輪葉輪產品的研發 和制造,主要服務于工程機械、汽車、船舶等渦輪增壓行業。無錫卡仕公司主要產 品涵蓋各類人工關節植入物毛坯鑄件以及其他耐高溫、耐腐蝕的精密鑄件產品。

        IPO 募資擴張產能,支撐未來業績增長。公司 2023 年 7 月在科創板成功上市發行, 以 78.99 元/股的價格發行股票 9000 萬股,共募資 71.1 億元。公司 IPO 募資用于公 司四大板塊業務的產能建設擴張,有助于緩解產能緊張情況,助推各業務保持穩健 增長態勢。其中針對高溫合金母合金業務,擬投入 4.53 億元用于航空發動機及燃氣 輪機用高性能高溫母合金制品項目,該項目針對航空發動機的研發需求,計劃建成 3 條母合金研發中試線,1 條大型復雜高溫結構件模具研發中試線。

        4.5. 應流股份:國內高端鑄件龍頭,“兩機”業務快速增長

        國內高端鑄件龍頭企業。公司主營業務為生產和銷售泵及閥門零件、機械裝備構件 等產品。公司的主要產品為航空發動機葉片、核能材料、清潔高效電力、石油天然 氣用閥門閥體和特種采礦、工程機械、自動控制設備及醫療設備用機械零部件。公 司產品出口 30 個國家、近百家客戶、十余家世界 500 強,積極參與我國核電、油氣 裝備和航空發動機、燃氣輪機國產化,是我國核電、油氣和航空領域核心企業重要 供應商。公司保持在我國閥門零件出口企業中出口額排名第一、核電裝備零部件交 貨量位列前茅,連續位列中國機械工業百強企業。

        業績保持快速增長。公司營收從 2018 年的 16.81 億元增長至 2022 年的 21.98 億元;歸母凈利潤從 2018 年的 0.73 億元增長至 2022 年的 4.02 億元,CAGR 達到 53.08%。2023Q1-Q3 公司實現營收 18.07 億元,同比增長 9.20%;實現歸母凈利潤 2.44 億元, 同比增長 7.04%。

        公司推動產業轉型升級,兩機兩業業務快速發展。面向國內外市場,公司圍繞國家 重大短板裝備迫切需求,面向“兩機(航空發動機和燃氣輪機)兩業(核能產業和 航空產業)”,以價值鏈延伸推動產業升級發展,以產業鏈延伸推動企業轉型發展。近五年公司傳統高端裝備零部件業務營收占比持續下降,核能及航空航天業務營收 占比逐年提升。其中,核能新材料及零部件業務營收占總營收比重從2018年的13.1% 提升至 2022 年的 14.8%,航空航天新材料及零部件業務占比從 2018 年的 5.2%提升 至 2022 年的 28.5%。公司加快高端產能建設,形成高端部件、核能材料、航空科技 協同發展的產業格局。

        突破多項關鍵制造技術,形成完整的高端零部件制造產業鏈。公司在保持鑄造產能 優勢的前提下,繼續加強全產業鏈能力建設,攻克了母合金等關鍵制造技術,研發、 生產裝備整體達到世界先進水平。高溫合金母合金廠累計已完成品種開發接近 40 個,通過了 GE、羅羅、商發、上海能源等國內外優秀客戶審核,大部分新產品開發 實現了母合金的“本土化”。公司正在建設葉片和機匣加工、噴涂生產線,目前已開 始廠房建設和設備訂購,項目投產后將提升產品附加值,滿足客戶一站式采購需求。公司毛利率保持穩定,盈利能力有所提升。公司 2022 年毛利率為 36.72%,同比 +0.28pct;歸母凈利率為 18.28%,同比+6.95pct。泵及閥門零件業務毛利率從 2018 年的 35.64%上漲至 2020 年的 38.41%,2021-2022 年略有下滑,主要系原材料采購 成本上漲。機械裝備構件業務毛利率穩步提升,2022 年為 39.9%。

        募集資金投入兩機領域,產能進一步釋放。2019 年公司定增募集資金 6.05 億元,用 于建設高溫合金葉片精密鑄造項目以及償還銀行貸款。2022 年 4 月公司發布公告 稱,高溫合金葉片精密鑄造項目已全面建設完成投產。

        4.6. 圖南股份:高溫合金全產業鏈布局

        圖南股份成立于 1991 年,于 2020 年在 A 股上市,是國內高溫合金生產企業中少數 同時具備生產鑄造高溫合金母合金、精密鑄件、變形高溫合金產品的全產業鏈工業 化生產能力的企業。公司掌握高溫合金材料超純凈熔煉、近凈型熔模精密鑄造、高 精度無縫管材制造等關鍵核心技術,為航空發動機、燃氣輪機高端裝備制造提供超 純凈鎳基高溫合金等重要原材料,為陽江、田灣、福清等核電站的建設提供堆內構 件和驅動機構材料,為航空發動機配套科研、生產提供大型復雜薄壁高溫合金結構 件,為飛機、航空發動機配套科研、生產提供高溫合金和特種不銹鋼無縫管材。

        業績快速增長,高溫合金業務為主要營收來源。公司營收從 2018 年的 4.34 億元增 長至 2022 年的 10.32 億元,CAGR 達到 24.18%;歸母凈利潤從 2018 年的 0.74 億元 增長至 2022 年的 2.55 億元,CAGR 達到 36.12%。2023Q1-Q3 公司實現營收 10.65 億元,同比增長 46.17%;歸母凈利潤 2.61 億元,同比增長 40.94%。按產品種類劃 分,2022 年鑄造高溫合金、變形高溫合金營收分別為 4.75/3.19 億元,營收占比為 46.0%/30.9%。

        毛利率相對平穩。公司 2022 年毛利率為 35.00%,同比-2.31pct,主要系原材料價格 上漲;歸母凈利率為 24.68%,同比-1.30pct。鑄造高溫合金業務毛利率從 2018 年的 45.2%小幅上漲至 2022 年的 46.4%,變形高溫合金業務毛利率從 2018 年的 19.0%上 漲至 2022 年的 25.2%。

        公司下游客戶主要集中在飛機、航空發動機、燃氣輪機及核電裝備等領域。公司在 軍用和高端民用領域都積累了豐富的優質客戶資源。軍品領域,公司與國內航空發 動機主要生產廠商集團 A、集團 B 及其下屬多家企業建立起了長期穩定的合作關 系,成為其多年的優秀供應商;高端民品領域,公司已入選上海電氣電站設備有限 公司汽輪機廠、上海電氣核電集團上海第一機床廠等國內大型企業的合格供應商名 錄,且均保持了良好的合作關系。公司主要下游客戶在其所處行業均占據市場優勢 地位,產品需求穩定、可預期,為公司后續業務發展提供了可靠保障。IPO 募投項目逐步建成投產,產能進一步提升。2020 年 7 月公司 IPO 募資用于產 能建設。目前公司募投項目“年產 1000 噸超純凈高性能高溫合金材料建設項目”和 “年產 3300 件復雜薄壁高溫合金結構件建設項目”均已達到預定可使用狀態。

        4.7. 萬澤股份:國內高溫合金新興民企,高溫合金收入穩步提升

        國內高溫合金新興民企。公司主營業務為微生態活菌產品、高溫合金及其制品的研 發、生產及銷售。公司的主要產品為金屬檢測、高溫材料銷售、金雙歧、定君生。“金雙歧”和“定君生”均是由人體原籍菌組成的微生態活菌制品,連續多年被納 入國家醫保目錄,在細分領域內具有較高的市場知名度和市場占有率。在高溫合金 業務方面,公司是涉及高溫合金及其構件產業的民營企業中,國內僅有的建立了從 母合金制備、粉末冶金制粉以及到高溫合金構件制造的具有完整研發體系的企業。

        業績增長較快,高溫材料銷售業務占比逐年提升。公司營業收入從 2019 年的 5.49 億元增長至2022 年的 7.94 億元;歸母凈利潤從 2019 年的 0.71 億元增長至2022 年 的 1.02 億元,業績快速增長。2023Q1-Q3 公司實現營收 7.27 億元,同比增長 25.08%;實現歸母凈利潤 1.22 億元,同比增長 28.08%。公司高溫材料銷售業務營收占總營 收比重逐年提升,從 2019 年的 1.3%增長至 2022 年的 21.1%。

        高溫材料業務毛利率穩步提升。公司 2022 年毛利率為 76.85%,同比-2.51pct;歸母 凈利率為 12.81%,同比-1.71pct。金雙歧和定君生業務毛利率穩定維持高位,均在 88%以上。高溫材料銷售業務毛利率逐年提升,從 2019 年的 2.1%提升至 2022 年的 41.3%。

        高溫合金業務技術優勢明顯,具備全流程研制能力。公司是國內唯一具備從高溫合 金材料研發到部件制備全流程研制能力的民營企業,擁有從母合金熔煉、粉末制備、 鑄造成型、產品理化性能檢測的全套設備;已掌握高溫母合金、高溫合金粉末以及 精密鑄造葉片、粉末盤等熱端部件生產的先進技術,建立了超高純度高溫合金熔煉、 渦輪葉片無余量精密鑄造技術體系,所生產的定向、單晶及等軸晶葉片和粉末渦輪 盤等產品,已先后在多型號航空發動機、燃氣輪機等裝備中獲得應用,并具備了批 量生產的工程能力。

        4.8. 隆達股份:致力于合金及高溫合金材料研發制造,產能擴張計劃明 確

        致力于合金及高溫合金材料研發制造的民營企業。公司是專注于合金材料研發、生 產和銷售的高新技術企業,業務由合金管材(銅基合金)向鎳基耐蝕合金、高溫合 金逐步拓展。公司合金管材業務產品主要有銅鎳合金管、高鐵地線合金管等,主要 用于船舶、石油化工、電力、軌道交通和制冷等領域。公司高溫合金業務包括鑄造 高溫合金和變形高溫合金,下游領域應用廣泛,包括航空航天、能源電力、油氣石 化、船舶、汽車等行業。

        布局高溫合金領域較晚,但技術裝備均達到國內外先進水平。公司第一期鑄造高溫 合金母合金生產線于 2015 年建設并于 2017 年投產。第二期變形高溫合金生產線于 2018 年建設并于 2020 年末試產,產品采用“真空感應+電渣重熔+真空自耗”三聯 工藝生產,在合金純凈度、成分均勻性等方面均實現重大突破,掌握多項自主可控 的核心技術,可獨立生產下游客戶所要求的鑄造及變形高溫合金。同時,公司通過 定制化的先進裝備保障技術實現,包括從美國知名設備廠商康薩克定制真空感應熔 煉爐、從德國賽默飛公司引進輝光放電質譜儀等用于生產制造鑄造高溫合金母合金, 從康薩克定制真空感應熔煉爐、保護氣氛電渣重熔爐等用于生產制造變形高溫合金。業績穩健增長,公司戰略重心持續向高溫合金業務轉移。公司營收從 2018 年的 5.82 億元增長至 2022 年的 9.52 億元,CAGR 達到 13.08%;歸母凈利潤從 2018 年的-0.21 億元增長至 2022 年的 0.94 億元。2023Q1-Q3 公司實現營收 9.00 億元,同比增長 25.60%;實現歸母凈利潤 0.80 億元,同比增長 11.15%。近年來公司戰略重心持續 向高溫合金業務轉移。合金管材業務營收從 2018 年的 5.14 億元下滑至 2022 年的 3.58 億元,2022 年營收占比為 37.6%;高溫耐蝕合金業務營收從 2018 年的 0.57 億 元增長至 2022 年的 5.31 億元,GAGR 達到 74.81%,2022 年營收比重達到 65.5%。

        毛利率略有下滑,原材料價格上漲影響高溫合金業務毛利率。公司 2022 年毛利率 為 18.30%,同比-1.57pct;歸母凈利率為 9.92%,同比+0.25pct,盈利能力較強。高 溫耐蝕合金業務毛利率從 2018 年的 25.5%下滑至 2022 年的 23.3%,主要系原材料 采購價格上漲。

        IPO 募資擴張產能,支撐未來業績增長。公司 2022 年 7 月在科創板成功上市發行, 以 39.08 元/股的價格發行股票 6171.43 萬股。公司募資全部用于公司主營業務,項 目投資總額 100016.77 萬元,擬使用募集資金 100000 萬元,持續擴大公司生產能力、 豐富產品結構、提升技術水平。公司募投項目擬于 2022 年開始建設,2025 年建設 完成,2026 年新增產能 6000 噸,2027 年和 2028 年分別增加 2000 噸。公司將在 2028 年形成 18000 噸高溫合金產能(鑄造高溫母合金 5000 噸,變形高溫合金 13000 噸)。

        4.9. 煉石航空:具備先進的單晶渦輪葉片研發能力和制造工藝

        跨國航空全產業鏈制造企業。公司是以航空零部件及航空發動機單晶葉片制造為核 心業務的跨國航空制造企業,主要從事飛機零部件及結構件、航空發動機及燃氣輪 機零部件、單晶渦輪葉片、小型航空發動機整機、無人機及系統的研發、制造、裝 配、銷售、及維修服務。公司立足于自主知識產權的高溫合金材料及航空發動機單 晶渦輪葉片生產技術,大力發展航空制造業務,實現了“錸元素→高溫合金→單晶 葉片→航空零部件→航空發動機→大型無人機整機”完整產業鏈布局。

        子公司成都航宇具備先進的單晶渦輪葉片研發能力和制造工藝。成都航宇是一家專 業化的單晶/定向渦輪葉片的“研發+生產型”高新技術企業,專注于航空發動機及 燃氣輪機高溫核心部件“單晶渦輪葉片”的研發和生產,采用與歐美同步的單晶葉 片制造技術、成熟可靠的制造工藝、高效率的研發能力以及核心設備定制,擁有從 “高溫合金熔煉->單晶葉片鑄造->葉片機加->表面涂層”的全流程制造能力,可以 提供成品單晶葉片批量生產、交付一站式服務。目前,公司已承制了多型號重點航 機/燃機項目的單晶葉片科研及批產任務,已成為國內少有的單晶葉片成品率達到量 產水準的企業。

        業績持續承壓,商用航空飛機部件是主要營收來源。公司營業收入從 2018 年的 16.03 億元下滑至 2022 年的 12.36 億元;歸母凈利潤自 2019 年來持續為負,2022 年虧損 8.02 億元。2023Q1-Q3 公司實現營收 10.43 億元,同比增長 14.58%;實現歸母凈利 潤-2.68 億元,同比增長 8.03%。商用航空飛機部件業務仍是公司主要收入來源,2022 年營收比重為 87.8%。

        公司毛利率、歸母凈利率持續承壓。公司 2022 年毛利率為 9.65%,同比+1.16pct;歸母凈利率為-64.91%,同比-8.66pct。商用航空飛機部件業務毛利率從 2018 年的 23.3%下滑至 2022 年的 8.0%,主要系世界經濟形勢等因素帶來的人工與能源成本 上漲。未來公司將采取一系列措施改善內部生產經營,包括公司將推動子公司英國 加德納采取暫停租賃低效廠房等措施,降本增效、穩定經營;推動子公司成都航宇 依托技術優勢,爭取新客戶、新訂單,擴大收入規模;積極推進加德納成都旗艦工 廠建設投產。

        定增引入國有控股股東,增強產業實力。2023 年 12 月,公司向特定對象發行 A 股 股票,股票數量不超過 201484817 股,發行價格為 5.41 元/股,募集資金總額不超過 109003.29 萬元。本次向特定對象發行股票完成后,航投集團將成為公司的控股股 東,合計持有公司 23.08%的股份,四川省國資委將成為公司的實際控制人。航投集 團作為四川發展航空航天產業板塊的資產整合、產業投資和資本運營平臺,有助增 強公司的市場競爭力以及抗風險能力。同時,公司將獲得大額長期資本補充,優化 財務結構,有助于降低公司負債規模,為后續業務發展提供長期資金支持。

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

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        來源:行業報告研究院

         

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        簡介

        龍南龍釔重稀土科技股份有限公司是一家長期聚焦于重稀土在裝備關鍵零部件應用和提供定制一體化解決方案的國家高 新技術企業,是國家級“專精特新”企業、國家知識產權優勢企業、國家級綠色工廠,具有稀土深加工全產業鏈優勢。


         

         

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