高温合金材料凭借优异的抗氧化和抗热腐蚀性能在航空发动机、汽车发动机、燃气轮机、核电、石油化工等多个领域广泛应用。

特性

所谓高温合金，即能在600℃以上高温及一定应力作用下长期工作的一类合金。高温合金材料相比于传统金属，在性能上具有高温高强；良好的抗氧化和抗热腐蚀性能；良好的抗疲劳性能、断裂韧性、良好的弹塑性。

分类

高温合金大体上有三种划分方式：根据基体元素种类、根据合金强化类型和根据材料成型方式。

高温合金分类

制备工艺

高温合金产品以非标准化为主，因此生产工艺较为复杂，但基本可以可分为三个步骤：熔炼、铸造和热加工，粉末冶金工业则将铸造工艺替代为热压。

应用

高温合金凭借优异的抗氧化和抗热腐蚀性能在航空发动机、汽车发动机、燃气轮机、核电、石油化工等多个领域广泛应用。

在众多应用领域中，航空航天仍然占据最重要地位，占需求总量的55%，其次是电力行业，占比达20%。

为什么要重视高温合金这个细分赛道？

1、战略角度：高温合金材料是航空航天领域的战略军事物资

提高航空发动机性能、实现航空发动机国产化，解决我国航空产业的“心 脏病”已然成 为国家层面的迫切任务。

我国从上世纪 60 年代开始发展国产航空发动机，历经坎坷， 已经从最早的涡喷-5、涡喷-14 发动机，到目前的涡扇 10、涡扇 15 发动机，取得了巨大 的进步。尤其是“太行”发动机的定型，实现了我国军用航空发动机从第二代向第三代， 从涡喷向涡扇、从中等推力向大推力的跨越的“三大跨越”，标志着我国已具备自主研制 大推力军用发动机的能力。但是国产航空发动机仍然存在两大问题：

1）与国外发动机对比发现，国产涡扇发动机的推重比这一最重要指标仍然落后。

以目前 的技术而言，要提高推重比，必须提高燃气温度。航空发动机的涡轮进口温度每提高 100℃，推重比就能够提高 10%左右，或者性能提高了整整一代。对于商用航空发动机， 推力每增加 10%，就可以增加 10%的载客量；对于军用航空发动机，推力增加军机的机 动性、作战性会更为突出。

提高航空航天发动机的工作温度，最核心手段是应用高温合金材料。先进航空发动机高 温合金用量达到 50%以上，被誉为“先进航空发动机的基石材料”。

高温合金是指能在 600——1200℃的高温下抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变，并能在较高的机械应力作用下长期工作 的合金材料。未来随着航空装备的不断升级，对航空发动机推重比的要求不断提高，发 动机对高性能高温合金材料的依赖越来越大。

新材料、新工艺对推重比 12-15 发动机的贡献将达 50%以上，从未来发展来看，甚至可 占 67%。因此发展高质量性能的高温合金材料、提高高温合金成品的工艺水平（比如叶 片精密铸造工艺从等轴晶、定向晶，向单晶工艺发展），是高温合金产业发展必然趋势。

2）我国航空发动机仍然存在部分进口的局面，可以这样认为，高温合金是决定航空航天 发动机能否量产的核心瓶颈之一，高温合金材料国产化是航空发动机国产的先决条件。

涉及航天航空应用领域的高温合金产品，发达国家将其作为战略军事物资，技术垄断程 度高，严格禁止产品出口；而目前我国仍然有大量的高温合金需求缺口需要从海外进口， 这足以说明我国当前国产高温合金尚不能满足航空航天领域需求，其紧缺程度或已成为 制约我国航空航天发动机量产的核心因素之一。

而且在国内，国产高温合金材料在纯净度、均匀性、批次稳定性及生产成本等方面较国外高温合金存在一定差距，尚不能完全满足高端装备尤其是航空发动机对材料的要求。因此实现高质量性能高温合金材料的国产化也是国产航空发动机产业的重要一环。

2、产业角度：我国航空航天高温合金已从研究到全面大规模国产化的拐点

1）需求端：我国重点型号武器装备在“十三五”已经跨过研制定型阶段，在“十四五” 将进入批量列装阶段，随之带动高温合金材料也会从“多品种、小批量”进入“大规模 批产”阶段。

“百年未有之大变局加速演进”的国际秩序下，我国军事装备发展进入加速 追赶期，核心导向是围绕打赢一场常规战争的能力建设，因此备战能力建设背景下导 弹、 军机等战术性装备是补缺口、强训练的重点装备采购方向；这些装备在“十三五”完成 研制定型也为“十四五”期间从装备到上游原材料的放量采购奠定了产业基础。

总体来看，国内高温合金的发展基本和国内航空航天发动机的发展水平相一致的。

因此， 随着未来国内新军机、新舰艇的逐步入列，国产发动机逐步走向前台，国产高温合金材 料的发展正迎来重要的机遇和转折点。

2）供给端：我国高温合金经历从仿制到引进再到自主创新的过程，目前我国已形成一定 规模拥有较先进技术装备的生产基地，而且也看到很多高温合金相关企业近期在实施扩 产计划。

自 1956 年第一炉高温合金 GH3030 试炼成功，迄今为止，我国高温合金的研究、生产和应用已经历 60 多年的发展历程。回顾 60 多年的历史，我国的高温合金从无 到有，从仿制到自主创新，合金的耐温性能从低到高，先进工艺得到应用，新型材料得 以开发，生产工艺不断改进且产品质量不断提高，并建立和完善了我国的高温合金体系， 使我国航空、航天工业生产和发展所需的高温合金材料立足国内，也为其它工业部门的 发展提供了需要的高温材料。我国成为继美、英、俄以外，世界上第四个具有自己高温 合金体系的国家。

国内从事高温合金生产的单位分为三类，一类是特钢企业，如抚顺特钢、长城特钢、宝 钢特钢等；另一类则是研究院所，如航空材料研究院、中科院沈阳金属研究所，还有钢 铁研究总院系统的专业生产厂家钢研高纳等，还有如图南股份、江苏隆达等民企，我们 已看到很多高温合金相关企业近期都在实施扩产计划。

3、盈利角度：下游航空航天放量，上游军工新材料盈利弹性更强

首先看量的增速：消耗属性是装备链条增速的核心影响因素之一，从消耗属性角度看“高 温合金>航空发动机>军机”，再叠加国产替代的需求，因此高温合金产业相对于下游军 机装备增速更高。

相对于军机，航空发动机的需求来自于军机放量增长，以及实战化训 练强度加大会拉动消耗；而相对于航空发动机，高温合金制成的高温件维修更换频率更 高，此外还有海外进口替代逻辑，因此高温合金产业相对于军机行业发展增速会更高。高温合金的上市公司如 ST 抚钢、钢研高纳、图南股份等，其高温合金产品收入增速会显 著高于下游发动机总装即航发动力业务的增速。如钢研高纳 2014-2019 年高温合金业务 相关收入 CAGR 为 18.4%，图南股份 2016-2019 年高温合金业务相关收入 CAGR 为 24.6%，而 2014-2019 年航发动力发动机业务收入 CAGR 仅为 8.0%。

其次看盈利的增速：相对于下游总装，上游的材料受军品定价机制影响较小，更多是货 架产品因此拥有相对市场化的定价机制，重要的是材料更容易形成规模效应，因此高温 合金材料企业盈利弹性相对于下游总装有望更强。

如图南股份、钢研高纳 2014-2019 年 归母净利润 CAGR 分别为 74.90%、7.16%，而航发动力 2014-2019 年归母净利润 CAGR仅2.84%，突显出上游原材料的盈利弹性强于下游总装厂。

4、需求角度：军民市场共同牵引，国产替代需求强劲

不止于航空航天领域，高温合金在工业领域也有广泛应用。

高温合金材料最初主要应用 于航空航天领域，由于其有着优良的耐高温、耐腐蚀等性能，逐渐被应用到电力、汽车、 冶金、玻璃制造、原子能等工业领域，从而大大地拓展了高温合金材料的应用领域。

按下游需求量划分，航空航天领域高温合金需求量占 55%左右，其次是能源电力占 20%，机械制造占 10%。

目前按军、民用划分，高温合金需求呈二八分布。随着工业 现代化的加速，高温合金在工业领域会有很多增长点，民用占比会提升，市场空间巨大。

全球维度：高温合金国外市场基本成熟，全球市场规模年增速有望保持在 10%左右。

随着全球范围内对高温合金材料的需求，全球对高温合金的需求持续上升。据前瞻产业 研究院数据，2018 年全球高温合金市场规模达到 122 亿美元，YoY+4.8%，且自 2012 年以来，全球高温合金产业增速稳步增加，预计 2024 年将达到 173 亿美元。

2019 年我国高温合金市场规模达到 169.8 亿元，同比增长 33.52%。国内高温合金产 能供给有限，长期存在较大的供需缺口。

根据《2020——2026 年中国高温合金行业市场专 项调查及投资前景规划分析报告》，2019 年我国高温合金产量约 2.76 万吨，但高温合金 整体市场需求约为 4.82 万吨，供需缺口达 2.06 万吨。按 2019 年我国高温合金均价 35.22 万元/吨计算，我国高温合金行业市场规模 169.8 亿元，同比增长 33.52%。我们重点计算下国内航空航天发动机领域用高温合金的需求，长期来看国内商用航空发 动机国产化后也将带来巨大的高温合金市场需求空间。

文章来源： 材料基，行业报告研究院