*的產量主要集中在美國、英國及日本三個國家。其中美國擁有的高溫合金研發工藝和應用技術,同時也是高溫合金最大的產出國,全年大約生產5萬噸,其中40%應用在**領域,60%應用在民用領域。代表企業包括了生產航空發動機的GE(美國通用電氣公司)、生產高溫合金的PW(普拉特惠拉尼)以及在民用領域的卡博特等企業。英國的高溫合金研制工藝和生產是歐盟國家中代表,以英國Mond鎳公司為例,Mond鎳公司是家研制出了鎳基高溫合金的公司。
除此之外,Rools-Royceplc(英國航空發動機公司)也擁有較為先進的高溫合金研發工藝。日本在單晶合金方面,在鎳基單晶高溫合金以及鎳基超塑性高溫合金等方面取得了較大成果。代表企業主要是二大鋼鐵集團JFE株式會社、日本重要的軍事防務品供應商IHI株式會社等。
我國在高溫合金的研制上起步較晚,1956年至20世紀70年代初也僅僅是我國的高溫合金研制的初始階段,而國外以英美為代表的國家在20世紀30年代后期就開始研究高溫合金。我國的高溫合金發展主要經歷了初始階段、提高階段(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質量控制)到現在的全新發展階段,已經從之前的仿制、仿創結合到目前已經形成了獨立完成的高溫合金體系。但是,我國的高溫合金行業仍處在成長期,在一些技術、產品應用技術、生產工藝技術以及成本控制上與先進國家還是有一定差距的。
此外就是我國的產能明顯不足,根據前瞻研究院數據顯示,2019年我國高溫合金材料的產能約1.74萬噸,而我國的總需求約3萬噸,自給率僅58%。產能與需求之間存在較大缺口,特別是在燃氣輪機、核電等領域的精密高溫合金部件主要還是依賴進口。根據中信證券研究部預測數據顯示,直到2025年這個供需缺口將持續存在,預計2025年的供需缺口為1.41萬噸。
我國的高溫合金研究生產的企業和單位主要分為兩類,一類是以鋼鐵研究總院、北京航空材料研究院、中國科學院金屬研究所、北京科技大學等為代表的研究單位,這些研究所也會生產一些小批量的高溫合金產品;另一類就是以撫順特鋼、鋼研高納(科研院所轉型)等為主的高溫合金生產廠商。
根據我國2019年的高溫合金產能情況以及擴產情況來看,目前國內的高溫合金生產商第一梯隊主要以撫順特鋼、鋼研高納、西部超導以及圖南股份為代表。其中撫順特鋼目前的產能最高,也是國內的變形高溫合金龍頭,公司的“特冶二期”在今年投產后,公司未來的產能有望達到10000噸。
此外公司近兩年的產能利用率比較高,產能利用率差不多都在110%以上。從公司的營收規模來看,鋼研高納的高溫合金營收規模僅次于撫順特鋼、位居國內第二的位置,公司在新型高溫合金領域擁有較高的*。西部超導的業務不僅僅是高溫合金,還包括了鈦合金、超導產品等,公司產品主要應用在**領域。公司的高溫合金業務起步相較撫順特鋼和鋼研高納要晚些,目前產能尚未*釋放。但是從公司的高溫合金產能、產品研發種類及應用領域等情況來看,未來公司的高溫合金業績貢獻將會逐步凸顯。
最后就是圖南股份,公司一半以上的營收都是來源于**領域,行業壁壘比較高,公司的鑄造高溫合金也是同行業中毛利率最高的產品,主要原因也是公司主動放棄鑄造高溫合金中的低毛利產品專攻帶來的。另外補充一下,萬澤股份也有小批量的生產高溫合金材料,其2020年的營收為3392萬元,占公司總營收的6.14%。公司在2020年有申請過以非公開發行募集資金建年產1500噸的超純高溫母合金,但最終公司在2020年9月份撤回了該申請。
根據前瞻產業研究院整理數據顯示,中國高溫合金市場規模到2025年可達到856億元,占到*高溫合金市場規模的76.91%,預計十四五期間規模增速將保持在30%以上,遠高于*市場增速,是未來高溫合金規模增速最快的市場。此外,根據鋼研高納2020年報信息顯示,未來國內和新型高溫合金需求增加主要來自于我國自主航空航天產業研制先進發動機、大型的發電設備以及核電等下游應用領域需求的增加。預計2025年國內高溫合金供應將達到3.68萬噸,未來5年CAGR為15%。這一需求是遠遠高于國內產能的,為滿足國內高溫合金需求,國內各大生產商也實施了擴產計劃。
從*和中國的應用結構來看,我國的高溫合金在民用領域的應用明顯是落后*市場的。根據Roskill統計數據,*每年消費高溫合金材料約30萬噸。其中應用領域占比最高為航空航天領域,占比達到了55%,這些高溫合金材料主要是應用在領域;其次就是電力工業領域,占比為20%;機械工業領域的高溫合金需求排在第三的位置,占比為10%。整體來看*高溫合金有45%主要應用在民用領域(美國的約為60%)。與*市場有所不同的是,我國的有70%-80%的高溫合金需求主要是在領域,而民用領域的占比僅為20%-30%,民用領域可提升空間還是很高的。結合*高溫合金的應用結構以及國內高溫合金的發展趨勢,中國未來高溫合金的主要應用領域集中在航空航天、核電(大型發電設備)、燃氣機等領域。
高溫合金材料是制造航天航空發動機的關鍵材料,基于其耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等優良性能、廣泛應用在發動機的燃燒室、導向器、渦輪葉片、渦輪盤、尾噴口及機匣等部件中。高溫合金材料在不同機型發動機中的占比也是不同的,差不多是占發動機總重量的40%-60%以上(先進發動機中占比超過了50%),是航空發動機應用中占比最大的材料。高溫合金材料在航天航空市場的應用主要分為兩個領域分別是領域和民用領域,下面我們來看一下國內在這兩部分市場的情況。
4.1.1 航空發動機
領域因為其特殊的地位一直是我國高溫合金的主要應用領域,近年來隨著我國在自主航空發動機研制發面不斷攻克技術難關,目前我機殲-6、殲-7、殲-8、殲-11B、殲-20、轟-6K、直-10、直-20、運-8、運-20等眾多機型均使用的為我國自己研發的發動機。發動機進口依賴明顯呈現下降趨勢,目前維持在20%左右。此外,根據財信證券信息預測,我用航空發動機在“十四五”期間的總產量將是“十三五”的數倍,預計在“十五五”期間有望批產放量,全面替代進口發動機。未來隨著對進口發動機依賴的降低和我機批產放量將進一步打開高溫合金材料在國內發動機市場的需求。
此外根據《WORLDAIRFORCES2020》數據顯示,目前我用軍機數量為3210架,美國為13266架,差距還是比較大的。根據國盛證券研究所預測數據顯示,未來10年我機增量市場為3913架,加上存量市場的3210架軍機,通過保守計算也就是發動機更換年限為6.67年,那么可以測算出未來10年我用航空發動機的市場規模為822.64億元。按照發動機更換年限為5年來計算的話,未來10年我用航空發動機的市場規??蛇_到949.2億元。
這里簡單地講一下發動機更換年限的假設依據是軍機每天的使用時間為2小時,每年使用時長(按照200天/年計算)為300-400小時,假設發動機更換周期為2000小時,那么就可以得到發動機使用年限為5-6.67年。
整體來看,僅僅航空發動機在未來10年平均每年約822.64-949.2億元的市場需求,市場規模還是比較大的。
4.1.2 民用航空發動機
我國在民用航空發動機的自主研發實力上相對薄弱一些,國內生產的客機發動機主要依賴國外的發動機生產商。為了阻止我國客機的發展,美國禁止通用電氣(通用電氣是的民用、、公務和通用飛機噴氣及渦槳發動機、部件和集成系統制造商)向我國供應C919發動機的消息一次又一次地被提出來,所以國產替代是一種必然趨勢。目前有中國商飛研發的35噸級長江2000發動機(CJ-2000)已經開始驗證機整機裝配,長江1000(CJ-1000A)預計在2023年就可以可裝機C919試飛。未來隨著C919、CR929大飛機項目的穩步推進,中國作為未來20年*民用客機交付量最多的國家,我國自主研發發動機的自給率也將會進一步提高。