2023年新材料系列研究报告word：高温合金最是春好处布局正当时.docx

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1、目录一总览：高温合金产业初具规模,发展进入快车道2（一）高温合金：性能优越，应用场景广泛2（二）国内发展稳扎稳打，产业结构初具规模4（H）高温合金发展政策环境优渥，行业标准逐步建立6二需求：海阔凭鱼跃高温合金市场空间广阔8（一）高温合金助力国之重器，与航空航天产业齐飞9（二）自主研制燃气轮机相继落地，国内高温合金市场需求放量16（三）其他市场应用：高温合金应用场景丰富，多点开花20三、上游：原材料采购与国际市场强相关价格波动可控22四结构：需求大于供给企业间竞合成主流24（一）百舸争流，各显神通24（二）高温合金存较大需求缺口，行业供给能力正逐步改善25五、投资建议：需求放量叠加国产替代首选高

2、温合金行业龙头26六重点公司盈利预测与估值27七、风险提示27一、总览：高温合金产业初具规模，发展进入快车道(一)高温合金：性能优越，应用场景广泛高温合金性能优越应用场景广泛。高温合金是指以铁、银、钻为基，能在600以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。高温合金具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”C从高温合金应用领域来看： 在民用工业领域，可用于柴油机增压涡轮、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。此外，近年来高温合金应用面不断扩大，在石油化工、玻璃和玻纤以及机械制造等行业的应用有明显的进展。 在军

3、工领域，目前银基高温合金是现代航空发动机、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、煤转化技术等方面需要的重要高温结构材料。高温合金作为军民领域重要材料，应用空间广阔，并具有重要的经济和战略意义。按基体元素,高温合金可分为银基高温合金、铁基高温合金和钻基高温合金,不同基体的高温合金呈现出不同的化学和物理特征。当前，锲基高温合金的应用范围较广，需求量约占高温合金的80%o主要原因是银基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性。另外，银基合金可以形成共格有序的金属间化合物作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钻基高温合金更高的高

4、温强度。表1按基体元素分类的高温合金差异类型主要特点及应用情况绿基高温合金在650-1,00()C高温下有较高的强度和抗氧化、抗燃气腐蚀能力，是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金，广泛用于制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机的域热端零件，如涡轮部分涡轮叶片、导向器等。铁基高温合金使用温度较低(600-850C),一般用于发动机中工作温度较低的部位，如涡轮盘、机匣和轴等零件。钻基高温合金使用温度约950C,铸造性和焊接性良好，主要用于做导向器材料，由于钻资源较少、价格国货，生产和使用受到限制。资料来源:中国金属学会高温材料分会、中国银河证券研究院整理相比较而言，铁基高温合金的组织不够稳定

5、，因而抗氧化性能比较差、高温强度不足,是中等温度(600-800oC)条件下使用的重要材料，且因合金成分比较简单，成本较低。而钻基高温合金的基体钻是一种重要的战略资源，世界上大多数国家缺钻，使得其发展受到限制。按制备工艺,高温合金可分为铸造高温合金、变形高温合金和粉末高温合金,变形高温合金占下游应用的70%。铸造高温合金强化相数量较多，不易变形加工，因此通常用于制造航空航天发动机和燃气轮机等先进动力装备的关键热端部件，其需求量约占高温合金总需求的20%O变形高温合金的热加工塑性较好，可以在锻轧机械的外力作用下塑性变形为特定形状和尺寸的锻件和型材，在固溶、时效状态下的高温强度优异，其需求量约占高

6、温合金总需求的70%,其余10%为粉末高温合金。表2变形铸造和粉末高温合金性能与用途比较变形高温合金铸造高混合金粉末高混合金产生年代20世纪50年代20世纪60年代20世纪70年代工艺制造铸造变形工艺生产的高温合金，可以进行冷、热变形加工可以或只能用铸造方法成型零件的高温合金，在热加工过程中变形困难，必须采用铸造工艺采用粉末冶金工艺生产的高温合金材料，将高温合金雾化成粉末，再经热等弱压成型或热等静压加锻造成型，通常以锲为基体性能特点工作温度范围-2531320,力学性能好，综合韧性指数高，抗氧化，耐腐蚀性强，高热强度。1）更宽的成分范围:由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化

7、其使用性能C2）更广阔的应用领域：由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意豆杂结构和形状的铸件。等轴晶铸造高温合金使用温度范围253950匕，定向凝固柱晶和单晶高温合金使用温度范围950-1100-C：最高工作温度650750采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，冷却速度快，从而成分均匀，无宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性能好，金属利用率高,成本低，尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。以f:GH95为例，650C的拉伸强度1500MPa:IOMMPa应力下持久存命大于50小时。分类以及其特点按其热必理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。

8、1）固溶强化合金：使用温度范围为900-1300,C,最高抗氧化温度达1320,Co2）时效强化合金：使用温度为-253950,C,制作涡轮盘的合金工作温度为-253700P,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。根据铸造合金的使用温度细分：1）等轴晶铸造高温合金（-25395（C）:在很大的范围温度内具有良好的综合性能，在低温下能保持强度和塑性均不下降，在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。2）定向凝固柱晶和单晶高温合金（9501100）：在温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。应用领域为航空航天提供结构锻件、环、棒、板、管、带和线，在舰船制造、工业燃气轮机、航天飞行器、火箭

9、发动机、核反应堆等领域应用广泛。I）固溶强化合金：航空航天发动机燃烧室、机匣等部件2）时效强化合金：航空航天发动机涡轮盘、叶片等结构件1）等轴晶铸造高温合金：航空发动机扩压器和机匣等大型复杂结构件、整铸涡轮、导向器、导向和涡轮叶片2）定向凝固柱品和单品高混合金：航空发动机、燃气轮机热端涡轮叶片，国内使用运用于新型高性能发动机的一级涡轮叶片粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮轴、涡轮盘、压气机盘和泄轮挡板等向温部件的选择材料。资料来源:中国金属协会高温材料分会,中国银河证券研究院整理（二）国内发展稳扎稳打，产业结构初具规模从全球看，高温合金自20世纪30年

10、代开始研制，变形高温合金、铸造高温合金与粉末高温合金相继问世。而我国高温合金的发展经历了三个阶段：图3高温合金国内发展历程新发展阶段自主研制生产高性能新合金粉末高温合金（FGH4095、FGH4096）K419、DZ405.K4002）单品高温合金（DZ422、DZ404、DZ4125、DD403、DIMO6、DD4102）资料来源：我国高温合金的发展与创新，中国银河证券研究院整理第一阶段从1956年至20世纪70年代初，是我国高温合金的创业和起始阶段。在苏联专家的指导下炼出的第一炉高温合金GH3030,拉开了我国研制和生产的序幕。I960年后，我国开始独立自主地研制和生产主要歼击机发动机WP

11、-5、WP-6、WP-7、WP-8等所需的各种高温合金材料，建立和完善了我国高温合金的生产和研究基地。此阶段主要成果是仿制了部分前苏联高温合金系列包括（JH4033GH4037K401K406等。第二阶段从20世纪70年代中期至90年代中期，是我国高温合金的提高阶段。随着仿欧美航空发动机的试制和生产，我国引进了一系列欧美体系合金。在对WS9、WZ-6、WZ-8发动机用高温合金材料的研制中，全面按照国外的技术标准进行研制和生产，对纯洁度、均匀性和综合性能比过去提出了更高的要求。此阶段研制出一系列新合金引进先进设备、改进生产工艺使我国高温合金的生产工艺技术和产品质量控制等方面上了一个新台阶,基本达

12、到国际先进水平。第三阶段从20世纪90年代中期至今，是我国高温合金的新发展阶段。随着新型先进航空发动机的设计、研制和生产，我国接连成功研制高性能的新高温合金材料，如粉末涡轮盘材料FGH4096,弥散强化高温合金MGH4754和单晶高温合金DD406等。同时，我国主要生产品种GH4169盘件的应用面不断扩大，改型GH4169G性能显著提高。目前我国从事高温合金研发及制备的企业及研究所等单位共有十余家已经形成了相对完整的高温合金生产体系。高温合金产业链由上游原材料及设备供应商、中游高温合金材料及制品生产商、下游应用终端组成。中游高温合金材料及制品生产商作为核心环节，主要包含三类参与者。第一类是兼具

13、高温合金材料研发能力与生产能力的科研单位，包括钢研高纳、北京航材院、中科院金属所等：第二类是以抚顺特钢、宝钢特钢、长城特钢为代表的特钢厂；第三类是以西部超导、图南股份、应流股份等为代表的新兴冶金企业或金属加工企业，多数为民营背景。表3高温合金产业链上游供应商原材料供应商设备供应商基体原材料添加金属真空感应熔炼炉、保护气氛电渣炉、真空自耗炉、电子束熔炉等金川集团、上海炬嘉合金、中信锦州金属、丹阳航太再生等A1D（德）、CONSARCgRETECH（美）、INTECOf奥）、锦州航星真空设备、沈阳真空技术研究所、沈阳东大中乌冶金、宝鸡稀有金属装备设计研制所等中游制造商研发单位变形高温合金铸造高混合

14、金粉末高混合金钢研所621所中科院金属所北京科技大学沈铸所母合金熔炼密造精锻精密机加工母合金熔炼密造精铸精密机加工母合金熔炼制粉精密机加工抚顺特钢宝钢特钢长城特钢621所钢研高纳西部超导江苏隆达图南股份中航上大中航重机二重万航三角防务图南股份无锡透平派克新材主机厂：沈阳黎明贵州黎明西航公司南方株洲621所钢研而钠中科院金属所（中科三耐）图南股份江苏隆达主机厂：沈阳黎明贵州黎明西航公司南方株洲贵航公司其他：621所钢研高钠成都航宇主机厂：沈阳黎明贵州黎明西航公司南方株洲其他：应流股份航材院沈阳铸造研究所钢研钠万泽股份航材院钢铁研究总院西安欧中航材院钢研高钠万泽股份下游应用中国航空发动机研究院、杪

15、动机制造公司、中国航发用业有限公司k洲动力机械研究所、沈阳发动机设计研究所、贵阳发动机设计研究所、中国燃气涡轮研究所、沈阳黎明发t都发动机有限公司、西安航空发动机集团有限公司、贵州黎阳航空发动机有限责任公司、中国航发南方工资料来源：wind,各公司公告与招股书、中国银河证券研究院整理当前,我国已建立完善的牌号体系，可覆盖主要应用领域。根据2002年出版的中国航空材料手册，我国可供航空选用的高温合金牌号仅89个，而根据2012年出版的中国高温合金手册，目前有194个牌号列入我国牌号体系，相较十年前发展迅速，也成为除美、英、俄之外，第四个具备牌号体系的国家。我国目前牌号中包括100多个变形高温合金、70余铸造高温合金和近20个粉末、轻型等新型高温合金牌号，基本覆盖主要应用领域，己基本具备新材料、新工艺的自主开发能力。表4主要应用领域对应我国牌号应用领域零部件代表牌号航空泯轮盘GH4133B、GH2I32,GH500.GH33A、GH901,YZGH4169,GH4I69叶片GH4O49,GH4037,GH403