高溫合金行業(yè)概況分析

高溫合金行業(yè)概況高溫合金是指以鐵，鎳，鈷為基體元素，與其他金屬或非金屬元素熔合而成的，在600-1，200℃的超高溫及應(yīng)力作用下具備長時間強度保持和高抗蠕變、抗腐蝕、抗氧化能力。常規(guī)合金材料通常應(yīng)用于工業(yè)機械、石油化工等領(lǐng)域，而高溫合金由于能夠適應(yīng)高壓、高溫、高強度等惡劣工作條件，并具備高性能、長壽命、高可靠性等特點，因而多應(yīng)用于航空航天、燃氣輪機、導彈等高端裝備領(lǐng)域。根據(jù)基體元素的不同，高溫合金可分為鎳基、鐵基和鈷基高溫合金；根據(jù)成型方式的不同，高溫合金可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和新型高溫合金。按基體元素分類鎳基高溫合金在650-1，000℃高溫下有較高的強度和抗氧化、抗燃氣腐蝕能力，是高溫合金中應(yīng)用最廣、高溫強度最高的一類合金，廣泛用于制造航空噴氣發(fā)動機、各種工業(yè)燃氣輪機的最熱端零件，如渦輪部分渦輪葉片、導向器等。鐵基高溫合金使用溫度較低（600-850℃），一般用于發(fā)動機中工作溫度較低的部位，如渦輪盤、機匣和軸等零件。鈷基高溫合金使用溫度約950℃，鑄造性和焊接性良好，主要用于做導向器材料，由于鈷資源較少、價格昂貴，生產(chǎn)和使用受到限制。變形高溫合金是高溫合金中應(yīng)用最廣的一類，占比達到70%。變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-253-1，320℃，具有較高的抗氧化、抗腐蝕性能的一類合金，廣泛應(yīng)用于高溫下承受大載荷及復雜應(yīng)力的渦輪盤、高壓壓氣機盤、葉片、機匣、緊固件、燃燒室及管路等關(guān)鍵零部件。鑄造高溫合金，采用鑄造工藝制成零件，具有更寬的成份范圍和具有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，分為在-253-950℃使用的等軸晶鑄造高溫合金、在950-1，100℃使用的定向凝固柱晶和單晶高溫合金，廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機、航天發(fā)動機、工業(yè)燃機、汽車、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域。新型高溫合金，采用霧化高溫合金粉末，經(jīng)熱等靜壓成型或熱等靜壓后再經(jīng)鍛造成型，粉末冶金高溫合金可以滿足應(yīng)力水平較高的發(fā)動機的使用要求，是高推重比發(fā)動機渦輪盤、壓氣機盤和渦輪擋板等高溫部件的必選材料。相較普通合金，高溫合金材料塑性差、組織結(jié)構(gòu)與形態(tài)復雜多樣，化學成分和組織形態(tài)等對材料在一定溫度下的強度、硬度、疲勞和蠕變等性能有較大的影響，成形制造過程中組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)的控制難度大，常出現(xiàn)混晶、組織不均勻、相組成難以調(diào)控等難題，因此高溫合金制造對材料的認知和理解的要求高，需要掌握材料變形條件與組織性能關(guān)系，進而開發(fā)可靠的塑性成形工藝。同時，由于高溫合金主要面向企事業(yè)單位銷售，故產(chǎn)品具有典型的多品種、多規(guī)格、定制化的特點，不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)差異較大，需要企業(yè)具備大量的專業(yè)化技術(shù)員工，在生產(chǎn)過程中精確控制各項技術(shù)參數(shù)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。由于高溫合金主要用于航空航天，燃氣輪機等高端制造領(lǐng)域，具有很強的戰(zhàn)略價值及商業(yè)價值，歐美俄等發(fā)達國家的重點企業(yè)已在高溫合金領(lǐng)域進行了幾十年的研究，并對于核心制備技術(shù)進行嚴格保密。目前，我國從事高溫合金研發(fā)及制備的企業(yè)及研究所等單位共有十余家，已經(jīng)實現(xiàn)了從無到有的突破，但仍存在較多問題，包括部分關(guān)鍵技術(shù)尚未實現(xiàn)突破、重要材料依賴進口、缺乏自主研制的先進設(shè)備、返回料再利用的技術(shù)與機制尚未完善等?？傮w來看，我國的高溫合金行業(yè)從產(chǎn)業(yè)到技術(shù)等各方面較國際先進水平仍存在較大差距。在需求與供給方面，根據(jù)數(shù)據(jù)，我國高溫合金需求量迅速增長，從2017年的30，000噸增至2021年的62，000噸，年均復合增長率為19．90%。產(chǎn)量方面，我國高溫合金產(chǎn)量從2017年的18，800噸增至2021年的38，000噸，年均復合增長率為19．24%。從需求和產(chǎn)量差異角度來看，我國高溫合金仍具有較大缺口，存在一定的進口依存度。近年來高溫合金行業(yè)的市場需求始終大于供給，且呈逐年擴大的趨勢。由于一方面國內(nèi)高溫合金生產(chǎn)仍然難以滿足日益增長的下游需求，另一方面美國等西方國家主要高溫合金企業(yè)技術(shù)水平更高，國外產(chǎn)品相較國內(nèi)部分企業(yè)產(chǎn)品在純凈度、一致性及成本上更具優(yōu)勢，因而目前國內(nèi)高溫合金的進口依存度仍有接近50%，高溫合金市場的供給缺口超2萬噸。供需缺口擴大一方面是由于高溫合金行業(yè)壁壘高、行業(yè)產(chǎn)能增長以現(xiàn)有廠商擴產(chǎn)為主，另一方面是由于其生產(chǎn)工藝復雜、下游認證周期長導致產(chǎn)能擴張速度較為緩慢。未來在和民用領(lǐng)域的雙重拉動下，高溫合金的需求量有望進一步提升。根據(jù)預(yù)測，到2026年我國高溫合金市場規(guī)模將增長到342億元。特種合金材料行業(yè)競爭格局鋼鐵行業(yè)全球已經(jīng)進入了成熟期，發(fā)達國家鋼鐵行業(yè)已經(jīng)進入了衰退期，我國鋼鐵行業(yè)總體上也將從成熟期進入到衰退期。特鋼是鋼鐵行業(yè)中產(chǎn)業(yè)升級的典型，全球特鋼行業(yè)還處于成長期，尤其是以高溫合金與耐蝕軟磁合金為代表的合金材料行業(yè)正處于成長期，有望隨著社會生活自動化、智能化的發(fā)展，相應(yīng)需求持續(xù)成長。耐蝕軟磁合金材料主要應(yīng)用于電磁自動控制設(shè)備，各類電磁閥、膨脹閥、電磁泵、電子控制噴油器、車用旋轉(zhuǎn)傳感器、半導體生產(chǎn)設(shè)備等。耐熱鋼及高溫合金可廣泛應(yīng)用于汽柴油發(fā)動機的進排氣閥。目前國內(nèi)耐蝕軟磁合金的下游終端客戶面在不斷擴展，由傳統(tǒng)的家用冰箱、空調(diào)，逐步向小家電咖啡機、飲料機及新能源車快速擴展。耐蝕軟磁合金行業(yè)競爭格局耐蝕軟磁合金材料從電磁控制部件功能方面可分為靜鐵芯材料和動鐵芯材料。其中靜鐵芯材料因其質(zhì)量要求高，需具備高耐蝕性、穩(wěn)定的磁性能、高導熱、高氣密性和出色的焊接性能等品質(zhì)。同時，由于其鋼種牌號眾多，小批量、多規(guī)格、定制化的特征，國內(nèi)大型鋼廠生產(chǎn)該類材料投入產(chǎn)出不經(jīng)濟。因此，長期以來，高端耐蝕軟磁合金如制冷行業(yè)電磁閥用靜鐵芯材料等依賴國外進口。隨著全球經(jīng)濟格局的變化及市場經(jīng)濟推進和深化，為了打破國外的局面，自2000年以來，耐蝕軟磁合金下游行業(yè)廠商逐步加強對國內(nèi)供應(yīng)商的培育與支持，出現(xiàn)了一批高端耐蝕軟磁合金生產(chǎn)者，制冷行業(yè)電磁閥用靜鐵芯材料逐步實現(xiàn)了進口替代。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，國內(nèi)耐蝕軟磁合金行業(yè)已經(jīng)形成了一批專業(yè)技術(shù)能力較強的生產(chǎn)企業(yè)，但規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量仍然有限。動鐵芯材料方面國內(nèi)生產(chǎn)廠商相對較多，主要是價格與交貨期方面的競爭。硬質(zhì)合金行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈硬質(zhì)合金行業(yè)上下游整合的趨勢增強。硬質(zhì)合金及工具行業(yè)屬于硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)鏈中的中下游，其上游為鎢、鈷等金屬化合物和粉末的開采及冶煉行業(yè)，下游為機械加工、石油和地礦挖掘、汽車制造和航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域。由于硬質(zhì)合金細分產(chǎn)品數(shù)量眾多，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，長期以來各細分市場間存在一定的壁壘。未來，硬質(zhì)合金的開發(fā)生產(chǎn)和工具研發(fā)制造將進一步整合，形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展的競爭格局，增強市場競爭能力。特種合金材料行業(yè)行業(yè)現(xiàn)狀雖然高溫金屬合金材料在我國已發(fā)展近60年，但行業(yè)發(fā)展仍處于成長期。在2015-2021年中國高溫合金產(chǎn)量及需求量呈現(xiàn)逐年上漲的趨勢，但在此過程中，由于我國生產(chǎn)能力不足，加之我國航空航天、石化等領(lǐng)域?qū)Ω邷睾辖鹦枨罅康脑黾樱瑢е律a(chǎn)和需求之間存在較大缺口，在2021年中國高溫合金產(chǎn)量為3．8萬噸，需求量為6．2萬噸。隨著高溫合金在下游領(lǐng)域的不斷發(fā)展，國內(nèi)市場規(guī)模逐步發(fā)展，2020年受到疫情的沖擊，增長速度下滑，為10%，但在2021年又呈現(xiàn)上升趨勢，為17．1%，市場規(guī)模達到了219億元。中國高溫合金市場發(fā)展現(xiàn)狀在市場產(chǎn)量方面，2020年我國高溫合金市場產(chǎn)量約為3．2萬噸，與2019年同期相比增加了0．6萬噸，同比增長23．1%，2021年全國高溫合金市場產(chǎn)量繼續(xù)增長，達到4萬噸左右，同比上年末增加了0．8萬噸，同比增長25%。隨著高溫合金行業(yè)下游各應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展，整體市場的需求量也在不斷上升，據(jù)北京研精畢智整理的市場數(shù)據(jù)顯示，2020年我國高溫合金市場需求量約為5．5萬噸，較2019年的4．9萬噸相比增加了0．6萬噸，同比增長12．3%，2021年市場需求量增長至6．4萬噸左右，與上年同期相比增加了0．9萬噸，同比增長16．4%。近些年我國航空航天領(lǐng)域取得了高速發(fā)展，在一定程度上推動了高溫合金領(lǐng)域的發(fā)展，在國內(nèi)市場規(guī)模方面，根據(jù)北京研精畢智調(diào)研統(tǒng)計，2020年我國高溫合金市場規(guī)模約為190億元，同比增長11．6%，2021年市場規(guī)模達220億元左右，同比增長15．8%，預(yù)測到2025年我國高溫合金市場規(guī)模將上升至300億元以上，市場增長潛力巨大。高溫合金作為重要的高性能材料之一，其生產(chǎn)工藝相對復雜，近幾年我國高溫合金行業(yè)專利技術(shù)申請數(shù)量呈現(xiàn)逐年增長的趨勢，2016-2020年，由580項增長至1060項左右，年平均增長率約為20．7%，到2021年行業(yè)專利技術(shù)申請數(shù)量上升至1430項左右，同比增長34．9%。從我國高溫合金市場結(jié)構(gòu)來看，變形高溫合金的市場占比最高，2021年占整體市場的比重約為75%，其次是鑄造高溫合金和粉末高溫合金細分市場分別占比19%和6%。特種合金材料行業(yè)行業(yè)進入壁壘耐蝕軟磁合金在我國研發(fā)生產(chǎn)起步較晚，國家軟磁合金標準GB/T14986-94版耐蝕軟磁合金僅公布實施了1J36、1J116、1J117三個牌號產(chǎn)品。電磁閥用軟磁材料過去主要依靠從日本、德國、意大利等國進口。耐蝕軟磁合金和耐熱鋼材料下游企業(yè)對品質(zhì)要求嚴苛，生產(chǎn)工藝復雜，工序較多，專業(yè)設(shè)備使用量大、生產(chǎn)人員多、過程控制難度大，生產(chǎn)具有多規(guī)格、多品種、小批量、定制化的特征。從而要求企業(yè)在生產(chǎn)上進行精細化、柔性化生產(chǎn)管理，具有比較高的品質(zhì)管理控制能力準入門檻。耐蝕軟磁合金和耐熱鋼均不需要特別許可經(jīng)營，但高技術(shù)含量與高安全因素要求決定了該兩個細分行業(yè)均具有較高的市場進入門檻和嚴格的供應(yīng)商篩選標準：新供應(yīng)商一般需經(jīng)過客戶接洽，現(xiàn)場考察，樣品開發(fā)選送，抽樣檢測，小批量試生產(chǎn)，批量生產(chǎn)一系列過程，篩選供應(yīng)商耗時較長，為保證產(chǎn)品生產(chǎn)的穩(wěn)定性一般不會輕易更換廠家。因此行業(yè)進入較早且具有品質(zhì)優(yōu)勢的企業(yè)會占據(jù)較為明顯的先發(fā)優(yōu)勢，形成市場先入壁壘。耐蝕軟磁合金屬于技術(shù)密集型和資金密集型行業(yè)，對資金有著較高要求。耐蝕軟磁合金生產(chǎn)周期長、牌號多，制造中需要投入大量生產(chǎn)設(shè)備和檢測設(shè)備，并備用一定量的安全原材料儲存。耐蝕軟磁合金所需原材料純鐵、鉻、鎳等均屬于資源類金屬原材料，一般為現(xiàn)款現(xiàn)貨采購。隨著技術(shù)進步和產(chǎn)品要求的提高，需要新建廠房、改進生產(chǎn)工藝，加大研發(fā)投入，持續(xù)投入資金購買先進的生產(chǎn)和檢測設(shè)備等對資金持續(xù)投入提出更高的要求。因此，本細分行業(yè)的進入具有較高的資金壁壘。特種合金材料行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)組成部分，關(guān)系國計民生的方方面面，特種合金材料制造工業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有不可或缺的地位。耐蝕軟磁合金材料廣泛應(yīng)用在空調(diào)制冷、小家電、流體控制、汽車及氣動控制等五大領(lǐng)域，上述領(lǐng)域與經(jīng)濟生活息息相關(guān)。如果未來國內(nèi)經(jīng)濟增速放緩、市場需求下降，宏觀經(jīng)濟波動可能對耐蝕軟磁合金產(chǎn)品的發(fā)展造成一定的影響。高溫合金行業(yè)競爭格局高溫合金應(yīng)用于國家重點行業(yè)和關(guān)鍵設(shè)備，長期以來受到國外的出口限制，目前，我國自主生產(chǎn)廠家主要有撫順特鋼、上鋼五廠、長城特鋼、中洲特材、圖南股份等特鋼企業(yè)，以及鋼鐵研究總院、中國科學院沈陽金屬研究所、北京航空材料研究院等研究基地。特種合金材料行業(yè)發(fā)展空間廣闊隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，為中國的航空產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間，而中國強大的工業(yè)力量，也為中國的航天事業(yè)提供了充足的保障，高溫合金材料屬于航空航天材料中的重要成員，是制造航空航天發(fā)動機熱端部件的關(guān)鍵材料，主要應(yīng)用于發(fā)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。其次，高溫合金具備耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能，也被廣泛應(yīng)用于燃氣輪機、石化、工業(yè)和汽車領(lǐng)域等場景。近年來，我國高溫合金行業(yè)在下游需求的帶動下高速發(fā)展，市場面臨著巨大的需求增長空間。隨著國家大力發(fā)展智能制造、軌道交通、通用航空、新能源、汽車制造等領(lǐng)域，高端裝備用鋼、新型高溫合金產(chǎn)品的需求逐漸增多，但由于技術(shù)缺陷，我國與發(fā)達國家相比仍有較大差距，目前我國相關(guān)高溫合金產(chǎn)品尚不能完全滿足高端裝備尤其是航空發(fā)動機對材料的要求，主要依賴大量進口，而發(fā)達國家將其作為戰(zhàn)略物資，技術(shù)壟斷程度高，嚴格禁止產(chǎn)品出口，在很大程度上高溫合金的供給將會受到阻礙，其緊缺程度也成為制約我國航空航天發(fā)動機量產(chǎn)的核心因素之一，為防止國外壟斷，我國大力開展相關(guān)技術(shù)研究，形成一批研究手段較高、研究設(shè)備齊全的科研單位，逐步具備自主研發(fā)能力和生產(chǎn)能力，極大的促進高端和新型高溫合金產(chǎn)品的發(fā)展，由于其產(chǎn)品的安全性和可靠性，在航空航天、核電等新興產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用變得更加廣泛，從而也將助力新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。特種合金材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈高溫合金是指以鐵鎳鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作的一類金屬材料；并具有較高的高溫強度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性。高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈上游原材料主要有鐵、鈷、鎳等，其中游從材料成型方式來看，主要包括鑄造高溫合金、變形高溫合金、新型高溫合金，基于高溫合金的相關(guān)性能特點，且高溫合金的合金化程度較高，又被稱為超合金，被廣泛應(yīng)用于航空航天、核電、汽車工業(yè)、燃氣輪機、石油化工等領(lǐng)域。按基體元素來分，高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金，由此可見鐵、鎳、鈷是高溫合金主要的原材料，但我國鎳、鈷資源短缺，已探明的鈷礦儲量占全球的比重不到2%，鎳資源占全球的比重約4%。從近幾年的儲量來看，鐵礦、鎳礦、鈷礦整體均處于下降狀態(tài)，在2020年下降幅度明顯，主要受到新冠疫情的影響，開采程度有所下降。2021年中國鐵礦儲量為161．2億噸，鎳礦儲量為422萬噸、鈷礦儲量為13．9萬噸。高溫合金主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域和能源領(lǐng)域，其中，航空航天占比超過50%。作為飛機動力裝置的航空發(fā)動機，是航空工業(yè)中技術(shù)含量最高、難度最大的部件之一，特別重要的是金屬結(jié)構(gòu)材料要具備輕質(zhì)、高強、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能，這幾乎是結(jié)構(gòu)材料中最高的性能要求。而高溫合金作為在600℃以上及一定應(yīng)力條件下長期工作的金屬材料，滿足現(xiàn)代航空發(fā)動機對材料的苛刻要求，至今已成為航空發(fā)動機熱端部件不可替代的一類關(guān)鍵材料。在先進的航空發(fā)動機中，高溫合金用量所占比例已高達50%以上。我國發(fā)展自主航空航天產(chǎn)業(yè)研制先進發(fā)動機，將帶來市場對高端和新型高溫合金的需求增加。據(jù)統(tǒng)計，我國航空發(fā)動機營業(yè)收入在2017-2021年間上升趨勢明顯，雖然在疫情影響下，2020年增長速度有所下降，但不影響營業(yè)收入增長的趨勢，2021年航空航天發(fā)動機營業(yè)收入將達到266．1億元，較2020年上升3．74個百分點。隨著經(jīng)濟發(fā)展的快速發(fā)展，為中國的航空產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間，而中國強大的工業(yè)力量，也為中國的航天事業(yè)提供了充足的保障；據(jù)統(tǒng)計，在2017-2021年我國民航運輸飛機和飛機均處于增長狀態(tài)，到2021年中國民航運輸飛機達到了4054駕，飛機達到了3285駕。國內(nèi)飛機數(shù)量的不斷增加，導致航空發(fā)動機葉片行業(yè)市場空間不斷擴大，航空發(fā)動機是飛機制造的核心部件，在工作的過程中，葉片受離心力、動氣力、熱應(yīng)力等因素影響，占據(jù)發(fā)動機35%以上的工作量，由此可見，葉片是其重要的組成部分，其性能將直接影響到發(fā)動機的可靠性；而高溫合金是制造葉片的主要材料，航空發(fā)動機葉片強勁發(fā)展將帶動高溫合金需求增長。特種合金材料行業(yè)行業(yè)格局分析隨著高溫合金行業(yè)的發(fā)展，目前我國高溫合金企業(yè)主要分為三大類。第一類是特鋼企業(yè)，有撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼等等，以變形高溫合金為主要產(chǎn)品，依托生產(chǎn)設(shè)備齊全、擁有大規(guī)模熔煉能力的優(yōu)勢，以生產(chǎn)批量較大、結(jié)構(gòu)簡單的合金板材、鍛件為主；第二類是研究院轉(zhuǎn)型企業(yè)，包括鋼研總院（鋼研高納）、北京航空材料研究院、中科研金屬所等，科研機構(gòu)研究實力較強，以生產(chǎn)叫小批量、結(jié)構(gòu)復雜高端產(chǎn)品為主，主要供應(yīng)航空航天、船舶等高端需求領(lǐng)域需求；第三類是具有民營背景的企業(yè)，包括圖南股份、西部超導、隆達股份等等。以撫順特鋼、鋼研高納、圖南股份為例，根據(jù)中國上市企業(yè)高溫合金市場格局來看，2021年鋼研高納占比為9．08%，撫順特鋼占比為5．95%，而圖南股份占比較少，為2．23%，由此可見，中國高溫合金主要以高技術(shù)、大規(guī)模企業(yè)為主。從營業(yè)收入來看，三家企