我国高温合金行业呈供不应求状态企业不断扩产下市场缺口有望收窄

2024-09-24 09:39

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一、国内高温合金市场需求呈现增长态势，其中航空航天领域需求尤为迫切

根据观研报告网发布的《中国高温合金行业发展深度研究与投资前景预测报告（2024-2031年）》显示，高温合金是以铁、镍、钴为基体元素，能在600℃以上的高温环境下抗氧化或耐腐蚀，并能在一定应力作用下可长期工作的一类金属材料。

高温合金不仅有优良的高温强度、良好的抗氧化和耐腐蚀性能，而且还有良好的综合性能，如蠕变性能、疲劳性能、断裂韧性、组织稳定性、工艺性能等。在民用工业领域，高温合金可用于发动机增压涡轮、烟气轮机叶片和盘、冶金轧钢加热炉垫块、内燃机排气阀座等方面。在军工领域，是航空发动机、航天器和火箭发动机以及舰船和工业燃气轮机的关键热端部件材料，也是核反应堆、化工设备等方面需要的重要高温结构材料。

高温合金主要应用领域

应用领域	简介
航空航天	航空发动机设计和制造技术的先进性在很大程度上取决于所使用材料的水平。高温合金是航空发动机重要材料，是多个核心部件的性能保障。在新型的航空发动机中，高温合金用量占发动机总重量超过40%，主要用于燃烧室、涡轮导向叶片（又称导向器）、涡轮工作叶片、涡轮盘等热端部件，此外还用于机匣、环件、尾喷口等部件。燃烧室是发动机各部件中温度最高的区域，燃烧室内燃气温度可高达1500-2000℃，作为燃烧室壁的高温合金材料需承受800-900℃的高温，局部甚至高达1100℃以上。除需承受高温外，燃烧室材料还应能承受周期性点火启动导致的急剧热疲劳应力和燃气的冲击力。用于制造燃烧室的主要材料有高温合金、不锈钢和结构钢，其中用量最大、最为关键的是变形高温合金。涡轮导向叶片用来调整燃烧室出来的燃气流向，是涡轮发动机上承受温度最高、热冲击最大的零部件，材料工作温度最高可达1100℃以上，但涡轮导向叶片承受的应力比较低，该零件往往由于受到较大热应力而引起扭曲，温度剧变产生热疲劳裂纹以及局部温度过高导致烧伤而报废。因此，涡轮导向叶片大多采用精密铸造镍基高温合金和钴基高温合金生产。涡轮工作叶片是涡轮发动机中工作条件最恶劣也是最关键的部件。涡轮工作叶片在承受高温的同时要承受很大的离心应力、振动应力、热应力等，其所承受温度低于相应涡轮导向叶片50-100℃。涡轮工作叶片材料大多也是精密铸造镍基和钴基高温合金。涡轮工作叶片结构与材料的不断改进已成为航空发动机性能提升的关键因素之一。涡轮盘在四大热端部件中所占重量最大。涡轮盘是航空发动机上的重要转动部件，工作温度不高，一般轮缘为550-750℃，轮心为300℃左右，用作涡轮盘的高温合金为高强度、高持久蠕变性能的变形高温合金和粉末高温合金。在我国，涡轮盘中变形高温合金GH4169合金用量最大、应用范围最广。
汽车	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、发动机排气管、内燃机的阀座、镶块、进气阀、密封弹簧、火花塞、螺栓以及热发生器等装置零部件需要高的高温力学性能，因此是高温合金材料的重要应用领域，其中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，国外的重型柴油机增压器装配率 100%，中小型柴油机也在不断地增大其装配比例，英、美、法等国家装配比例已达 80%左右，相较之下，我国 50%的装配率仍有一定提升的空间。
核电设备	在核电装备制造业中，高温合金材料因其具有的耐高温、耐高强度等优异特性，具有难以替代的作用，主要应用于承担核反应工作的核岛内。核电装备中主要使用高温合金的部件包括燃料机组、控制棒驱动机构、压力容器、蒸发器以及堆内构件、燃料棒定位格架、高温气体炉热交换器等，这些部件在工作时需要承受 600-800°C 的高温，需要较高的蠕变强度，必须采用高温合金材料。

资料来源：观研天下整理

随着航空航天、能源、化工等行业的蓬勃发展，我国对高温合金材料的需求持续增加；特别是在航空航天领域，随着新一代发动机的研发与制造，对高性能高温合金材料的需求更为迫切。数据显示，2017-2022年我国高温合金需求量由3万吨增长至7万吨，年均复合增长率为 18.47%；航空航天需求量占比超50%。

数据来源：观研天下数据中心整理

二、政策推动高温合金产业化、规模化，近年来国内产量保持增长

高温合金是国防建设、航天航空、能源、船舶等战略性产业的关键战略材料。在全球产业竞争格局重大调整的宏观背景下，我国政府陆续发布《战略性新兴产业分类（2018）》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》《“十四五”原材料工业发展规划》等产业政策，通过设定关键战略材料综合保障能力的发展目标，大力鼓励和支持以先进金属材料为代表的新材料产业发展，推动高温合金产业化、规模化，支撑产业升级和制造强国建设。

我国高温合金行业相关政策

时间	政策	发布部门	主要内容
2022.09	《原材料工业“三品”实施方案》	工信部等四部委	到2025年，原材料品种更加丰富、品质更加稳定、品牌更具影响力。高温合金、高性能特种合金、半导体材料、高性能纤维及复合材料等产品和服务对重点领域支撑能力显著增强。
2021.12	《“十四五”原材料工业发展规划》	工信部、科技部、自然资源部	按照“创新引领、市场主导、供需协调、绿色安全”的基本原则，提出了原材料工业未来5年的总体发展方向和15年远景目标。
2021.12	《重点新材料首批次应用示范指导目录(2021年版)》	工信部	支持GH4065A、GH4169D等航空发动机用变形高温合金锻件。
2021.03	《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目年远景目标》	国务院	制造业之高端新材料核心竞争力提升:推动高品质特殊钢材、高性能合金、高温合金等高端新材料取得突破;培育先进制造业集群，推动航空航天产业创新发展:加快先进航空发动机关键材料等技术研发验证。
2020.09	《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》	国家发改委等四部委	加快新材料产业强弱项。围绕保障大飞机等重点领域产业链供应链稳定，加快在高温合金等领域实现突破。

资料来源：观研天下整理

近年来我国高温合金生产体系逐渐成熟，产量保持增长。数据显示，2017-2022年我国高温合金产量由1.88万吨增长至4.2万吨，年均复合增长率为17.44%。

数据来源：观研天下数据中心整理

三、高温合金具有较高行业壁垒，国内生产企业数量较少

高温合金行业壁垒较高。在下游需求拉动下，我国高温合金行业处于高速发展中，但由于高温合金行业具有技术含量高、制备工艺复杂、加工难度大等特点，制备技术需要长期积累与发展，因此具有较高的技术壁垒。同时由于高温合金主要应用于军工领域，须取得相应资质才能进入下游采购体系，而资质的取得与认证周期较长，因此高温合金行业的投资回报周期较长。此外，由于高温合金材料的产能稀缺性及品质的高要求，下游客户选定高温合金供应商后，会进行长期合作，通常不会更换，也会对新进入者形成壁垒。

资料来源：观研天下整理

整体来看，高温合金行业在技术、市场先入、行业准入、生产组织能力、资金要求上都具有很高的行业壁垒，使得高温合金市场参与者较少，行业集中度较高。

从发展历程及技术背景来看，当前我国从事高温合金研究生产的企业主要分为四类：依托科研院所技术转型企业，中国航发下属发动机主机厂和中航工业、中航科技等集团内部从事精密铸造或锻造业务的相关企业，特钢企业，新兴民营冶金企业。

我国高温合金生产企业分类

类别	代表企业	简介
依托科研院所技术转型企业	钢研高纳、航材股份、中科院金属研究所等	长期承担国内合金技术研发任务，具备深厚的技术积累，与下游需求单位紧密合作，具备生产较小批量、结构复杂的特定型号高端产品能力。
中国航发下属发动机主机厂和中航工业、中航科技等集团内部从事精密铸造或锻造业务的相关企业	-	主要为各大主机厂和其他集团单位提供配套服务
特钢企业	抚顺特钢、宝钢特钢等	在冶金方面具备较强技术实力，通常具备大规模生产能力，能够生产批量较大的合金板材、棒材和锻件
新兴民营冶金企业	图南股份、万泽股份等	近年开始涉及高温合金领域，主要是在特定型号高温合金材料或某一产品领域具备技术优势。

资料来源：观研天下整理

四、我国高温合金市场呈现供不应求状态，企业不断扩产下缺口有望收窄

总体来看，我国高温合金行业供给仍存在较大缺口，且呈逐年扩大的趋势。我国高温合金行业从业企业数量少，且整体技术开发水平与国际先进水平相比存在较大差距，整体产能、实际有效产量较小，尤其是高端航空用高温合金的有效产能远远不能满足日益增长的市场需求，导致我国高温合金领域存在一定的进口依存度。

目前国内高温合金从业企业间属于竞合关系，直接竞争较少，基本上以努力实现技术创新、扩大产能、满足市场需求为目标共同发展。如航材股份通过 IPO 扩产拟建设 3 条母合金研发中试线，1 条大型复杂高温结构件模具研发中试线；西部超导通过非公开发行股票募集资金，投产发动机用高性能高温合金材料及粉末盘项目等，将新增高温合金产能 1500 吨。随着国内新增产能的投放，高温合金供给缺口有望收窄。