航空航天領(lǐng)域加速發(fā)展 拉動高溫合金需求增長

一、高溫合金優(yōu)異的耐熱先進材料，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國高溫合金行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與投資前景研究報告（2025-2032）》顯示，高端金屬結(jié)構(gòu)材料最初被廣泛應(yīng)用于航空航天業(yè)以及相關(guān)國防工業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)的進步和特種合金及其功能的開發(fā)，高端金屬結(jié)構(gòu)材料在化學(xué)工業(yè)、動力工業(yè)、機械制造工業(yè)和生物工程中的應(yīng)用也愈加深入。作為新材料產(chǎn)業(yè)的重要組成部分之一，高端金屬結(jié)構(gòu)材料已成為航空航天、動力、能源、化工、機械、冶金、電子信息等國民經(jīng)濟關(guān)鍵領(lǐng)域和國防現(xiàn)代化的重要支撐。

高端金屬結(jié)構(gòu)材料是一類較傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)材料具有更高的強度、韌性和耐高溫、抗腐蝕等性能的金屬材料，具體包括高溫合金、特種不銹鋼、節(jié)鎳型高性能不銹鋼、高強汽車板、高標準軸承鋼、齒輪鋼、工模具鋼及耐蝕合金等。

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高溫合金性能優(yōu)越，應(yīng)用場景廣泛。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。高溫合金具有較高的高溫強度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲性能、斷裂韌性等綜合性能，又被稱為“超合金”。從高溫合金應(yīng)用領(lǐng)域來看：

在民用工業(yè)領(lǐng)域，可用于柴油機增壓渦輪、煙氣輪機葉片和盤、冶金軋鋼加熱爐墊塊、內(nèi)燃機排氣閥座等方面。此外，近年來高溫合金應(yīng)用面不斷擴大，在石油化工、玻璃和玻纖以及機械制造等行業(yè)的應(yīng)用有明顯的進展。

在軍工領(lǐng)域，目前鎳基高溫合金是現(xiàn)代航空發(fā)動機、航天器和火箭發(fā)動機以及艦船和工業(yè)燃氣輪機的關(guān)鍵熱端部件材料，也是核反應(yīng)堆、化工設(shè)備、煤轉(zhuǎn)化技術(shù)等方面需要的重要高溫結(jié)構(gòu)材料。高溫合金作為軍民領(lǐng)域重要材料，應(yīng)用空間廣闊，并具有重要的經(jīng)濟和戰(zhàn)略意義。

按基體元素，高溫合金可分為鎳基高溫合金、鐵基高溫合金和鈷基高溫合金，不同基體的高溫合金呈現(xiàn)出不同的化學(xué)和物理特征。當前，鎳基高溫合金的應(yīng)用范圍較廣，需求量約占高溫合金的80%。主要原因是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩(wěn)定性。另外，鎳基合金可以形成共格有序的金屬間化合物作為強化相，使合金得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度。

高溫合金化學(xué)元素構(gòu)成

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按基體元素分類的高溫合金差異

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相比較而言，鐵基高溫合金的組織不夠穩(wěn)定，因而抗氧化性能比較差、高溫強度不足，是中等溫度（600-800°C）條件下使用的重要材料，且因合金成分比較簡單，成本較低。而鈷基高溫合金的基體鈷是一種重要的戰(zhàn)略資源，世界上大多數(shù)國家缺鈷，使得其發(fā)展受到限制。

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按制備工藝，高溫合金可分為鑄造高溫合金、變形高溫合金和粉末高溫合金，變形高溫合金占下游應(yīng)用的70%。鑄造高溫合金強化相數(shù)量較多，不易變形加工，因此通常用于制造航空航天發(fā)動機和燃氣輪機等先進動力裝備的關(guān)鍵熱端部件，其需求量約占高溫合金總需求的20%。變形高溫合金的熱加工塑性較好，可以在鍛軋機械的外力作用下塑性變形為特定形狀和尺寸的鍛件和型材，在固溶、時效狀態(tài)下的高溫強度優(yōu)異，其需求量約占高溫合金總需求的70%，其余10%為粉末高溫合金。

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二、國內(nèi)發(fā)展穩(wěn)扎穩(wěn)打，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)初具規(guī)模

從全球看，高溫合金自20世紀30年代開始研制，變形高溫合金、鑄造高溫合金與粉末高溫合金相繼問世。而我國高溫合金的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：

高溫合金國內(nèi)發(fā)展歷程

資料來源：《我國高溫合金的發(fā)展與創(chuàng)新》，觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

第一階段從1956年至20世紀70年代初，是我國高溫合金的創(chuàng)業(yè)和起始階段。在蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下煉出的第一爐高溫合金GH3030，拉開了我國研制和生產(chǎn)的序幕。1960年后，我國開始獨立自主地研制和生產(chǎn)主要殲擊機發(fā)動機WP-5、WP-6、WP-7、WP-8等所需的各種高溫合金材料，建立和完善了我國高溫合金的生產(chǎn)和研究基地。此階段主要成果是仿制了部分前蘇聯(lián)高溫合金系列，包括GH4033、GH4037、K401、K406等。

第二階段從20世紀70年代中期至90年代中期，是我國高溫合金的提高階段。隨著仿歐美航空發(fā)動機的試制和生產(chǎn)，我國引進了一系列歐美體系合金。在對WS-9、WZ-6、WZ-8發(fā)動機用高溫合金材料的研制中，全面按照國外的技術(shù)標準進行研制和生產(chǎn)，對純潔度、均勻性和綜合性能比過去提出了更高的要求。此階段研制出一系列新合金、引進先進設(shè)備、改進生產(chǎn)工藝，使我國高溫合金的生產(chǎn)工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面上了一個新臺階，基本達到國際先進水平。

第三階段從20世紀90年代中期至今，是我國高溫合金的新發(fā)展階段。隨著新型先進航空發(fā)動機的設(shè)計、研制和生產(chǎn)，我國接連成功研制高性能的新高溫合金材料，如粉末渦輪盤材料FGH4096，彌散強化高溫合金MGH4754和單晶高溫合金DD406等。同時，我國主要生產(chǎn)品種GH4169盤件的應(yīng)用面不斷擴大，改型GH4169G性能顯著提高。

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)形成了相對完整的高溫合金生產(chǎn)體系。高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈由上游原材料及設(shè)備供應(yīng)商、中游高溫合金材料及制品生產(chǎn)商、下游應(yīng)用終端組成。中游高溫合金材料及制品生產(chǎn)商作為核心環(huán)節(jié)，主要包含三類參與者。第一類是兼具高溫合金材料研發(fā)能力與生產(chǎn)能力的科研單位，包括鋼研高納、北京航材院、中科院金屬所等；第二類是以撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼為代表的特鋼廠；第三類是以西部超導(dǎo)、圖南股份、應(yīng)流股份等為代表的新興冶金企業(yè)或金屬加工企業(yè)，多數(shù)為民營背景。

高溫合金產(chǎn)業(yè)鏈

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當前，我國已建立完善的牌號體系，可覆蓋主要應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)2002年出版的《中國航空材料手冊》，我國可供航空選用的高溫合金牌號僅89個，而根據(jù)2012年出版的《中國高溫合金手冊》，目前有194個牌號列入我國牌號體系，相較十年前發(fā)展迅速，也成為除美、英、俄之外，第四個具備牌號體系的國家。我國目前牌號中包括100多個變形高溫合金、70余鑄造高溫合金和近20個粉末、輕型等新型高溫合金牌號，基本覆蓋主要應(yīng)用領(lǐng)域，已基本具備新材料、新工藝的自主開發(fā)能力。

主要應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?yīng)我國牌號

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國內(nèi)高溫合金產(chǎn)業(yè)與國際先進水平仍有差距。總體來看，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，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。性能上，我國高溫合金材料在主元素精確控制能力、雜質(zhì)元素控制水平、成分均勻性、組織一致性等方面皆有所不足。

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，并對核心制備技術(shù)進行嚴格保密。而高溫合金質(zhì)量是影響我國高溫環(huán)境下關(guān)鍵零部件承溫能力、可靠性和使用壽命的主要因素之一，因此我國在高溫合金的發(fā)展迫在眉睫，產(chǎn)業(yè)鏈安全也至關(guān)重要。

三、高溫合金發(fā)展政策環(huán)境優(yōu)渥，行業(yè)標準逐步建立

高溫合金發(fā)展政策環(huán)境優(yōu)渥，行業(yè)迎發(fā)展黃金期。新材料產(chǎn)業(yè)是制造業(yè)轉(zhuǎn)型提升的核心領(lǐng)域和重要支撐之一，高溫合金作為航空、航天、石油化工、能源等各個重要領(lǐng)域的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，在中美關(guān)系日益緊張的國際環(huán)境下，盡早實現(xiàn)我國高溫合金的全自主研發(fā)和進口替代，解決各項“卡脖子”技術(shù)是我國近年來的重點發(fā)展方向。

當前我國已出臺系列支持新材料行業(yè)發(fā)展的政策，如《中國制造2025》、《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》、《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，均將高溫合金作為高端裝備發(fā)展的重點突破領(lǐng)域。高溫合金是制造航空航天發(fā)動機熱端部件的關(guān)鍵材料，提升關(guān)鍵戰(zhàn)略材料保障能力是國家戰(zhàn)略所需。當前高溫合金行業(yè)發(fā)展政策環(huán)境優(yōu)渥，行業(yè)迎發(fā)展黃金期。

歷年高溫合金相關(guān)支持政策

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行業(yè)標準逐步建立，高溫合金行業(yè)發(fā)展進入快車道。20世紀50年代，我國剛開始試制生產(chǎn)高溫合金時，直接采用原蘇聯(lián)材料技術(shù)條件的翻譯本；冶金廠、航空工廠和研究院所自20世紀60年代初期開始共同制定我國高溫合金的技術(shù)條件，即開始建立冶金行業(yè)標準；20世紀80年代后期，隨著高溫合金在航空、航天等型號上的應(yīng)用，原冶金部、航空部門、航天部門又陸續(xù)制定了多項航空、航天用高溫合金的國家軍用標準。進入20世紀90年代，隨著我國高溫合金生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步，我國開始對高溫合金標準進行了二次修訂并逐步形成了目前的高溫合金國家標準體系。標準是保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)，是產(chǎn)品進入國際市場的必備條件。隨著國內(nèi)高溫合金標準逐步建立，高溫合金產(chǎn)品質(zhì)量有望實現(xiàn)新突破，國產(chǎn)化進程將提速。

四、海闊憑魚躍，高溫合金市場空間廣闊

目前，高溫合金主要應(yīng)用于發(fā)動機領(lǐng)域，包括航空發(fā)動機、航天火箭發(fā)動機和各種工業(yè)用燃氣渦輪發(fā)動機。根據(jù)Roskill統(tǒng)計數(shù)據(jù)，高溫合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用占比55%，其次是電力領(lǐng)域，應(yīng)用占比為20%。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，對結(jié)構(gòu)材料的性能提出很高要求，特別是金屬結(jié)構(gòu)材料需要具備輕質(zhì)、高強、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等性能。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。

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高溫合金第一大應(yīng)用領(lǐng)域是航空航天領(lǐng)域，高溫合金用量約占發(fā)動機總重量的40%-60%，主要用于燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤四大熱端部件，此外還用于機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等部件。隨著我國發(fā)展自主航空航天產(chǎn)業(yè)，研制國產(chǎn)先進發(fā)動機不斷取得突破，可預(yù)見高端和新型高溫合金的市場空間廣闊。

五、高溫合金助力國之重器，與航空航天產(chǎn)業(yè)齊飛

作為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”，航空發(fā)動機附加值較高。航空發(fā)動機是關(guān)系國家國防安全、國民經(jīng)濟發(fā)展的重大裝備，以先進性和復(fù)雜性成為一個國家科技水平、軍事實力和綜合國力的重要標志之一。它的發(fā)展可廣泛帶動電子、材料、精密加工、冶金、化工等產(chǎn)業(yè)的繁榮，被譽為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”。同時，航發(fā)也是典型的技術(shù)、知識密集型高科技產(chǎn)品，附加值較高，根據(jù)《航空發(fā)動機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新》，其單位重量創(chuàng)造的相對價值是船舶的1400倍。

在軍用方面，當今世界安全局勢動蕩，地區(qū)沖突頻發(fā)，不確定性和不穩(wěn)定性上升，根據(jù)國防需求和國民經(jīng)濟發(fā)展水平，近年來我國國防支出規(guī)模增速保持穩(wěn)定，占財政總支出的比例有所提升。國防支出由2012年的0.67萬億元增長到2022年的1.48萬億元，2022年占財政總支出的5.7%，10年CAGR為8.2%。2021年，在財政總支出同比增速趨近于零的情況下，同年國防支出保持了適度穩(wěn)定的增速。2023年全國一般公共預(yù)算安排國防支出1.58萬億元，比上年執(zhí)行數(shù)增長7.2%，2024年全國一般公共預(yù)算安排國防支出1.69萬億元，比上年執(zhí)行數(shù)增長7.2%，2025年中央和地方財政預(yù)算草案報告，2025年我國國防支出為17846.65億元，增長7.2%。保持國防支出合理穩(wěn)定增長。根據(jù)《新時代的中國國防》白皮書，近年來增加的國防支出其中一個主要用途是在于加大武器裝備建設(shè)投入，淘汰更新部分落后裝備，升級改造部分老舊裝備，研發(fā)采購航空母艦、作戰(zhàn)飛機、導(dǎo)彈、主戰(zhàn)坦克等新式武器裝備，穩(wěn)步提高武器裝備現(xiàn)代化水平。

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在民用方面，民航業(yè)復(fù)蘇機隊規(guī)模繼續(xù)擴大，國產(chǎn)飛機研制加快搶占市場份額。近年來。在旅客周轉(zhuǎn)量和貨郵周轉(zhuǎn)量下行的背景下，民航運輸機數(shù)量繼續(xù)保持增長。截至2023年底，我國頒證民用航空運輸機場259個，比上年末增加5個，其中定期航班通航機場259個，定期航班通航城市(或地區(qū))255個。；民航全行業(yè)運輸飛機期末在冊架數(shù)4270架，比上年底增加105架。進入2024年以來，民航當月旅客周轉(zhuǎn)量和貨郵周轉(zhuǎn)量均快速持續(xù)回升，目前已恢復(fù)至疫情之前水平，伴隨經(jīng)濟復(fù)蘇，我們預(yù)計民航運輸機數(shù)量規(guī)模將加快擴大，民用航空發(fā)動機以及高溫合金的需求也將隨之增長。

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2023年10月1日，工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、財政部、中國民用航空局等4部門聯(lián)合印發(fā)《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要（2023—2035年）》，綱要提出，到2035年，建成具有完整性、先進性、安全性的綠色航空制造體系，新能源航空器成為發(fā)展主流，國產(chǎn)民用大飛機安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟性、舒適性達到世界一流水平，以無人化、電動化、智能化為技術(shù)特征的新型通用航空裝備實現(xiàn)商業(yè)化、規(guī)模化應(yīng)用。根據(jù)中國商飛公司發(fā)布《中國商飛公司市場預(yù)測年報（2022-2041）》，未來二十年，中國航空運輸市場將接收噴氣客機9,284架，其中支線客機958架，單通道客機6,288架，雙通道客機2,038架。到2041年，中國的機隊規(guī)模將達到10,007架，占全球客機機隊21.1%。中國航空市場將成為全球最大的單一航空市場。

目前國內(nèi)的民航客機主要依靠進口，民航機隊基本被波音與空客壟斷。以我國三大國有民用航空運營集團中國國航、南方航空和中國東航的機隊構(gòu)成來看，截至2024年末，三大航空公司共有飛機數(shù)量2595架，其中空客系列飛機1309架，占比50%；波音系列飛機1202架，占比46%；中國商飛系列飛機僅74架，占比3%。根據(jù)三大航空公司公布的年度引進計劃，2024年合計計劃引進183架飛機，其中中國商飛系列（ARJ21和C919）40架，占比達到22%。

隨著國產(chǎn)飛機的進一步成熟，國產(chǎn)飛機的引進占比還有巨大空間，近期三大航空公司已分別和商飛公司簽訂協(xié)議，分別購買100架C919大飛機，計劃于2024-2031年分批交付，按照南方航空最新公告，C919飛機（基本型）單架售價高達0.99億美元。目前中國商飛C919總訂單數(shù)已接近1500架（包含確認訂單和意向訂單），訂單數(shù)日益增長也推動C919產(chǎn)能逐步擴大，中國商飛計劃在3-5年內(nèi)，投入幾百億元用于擴大產(chǎn)能，未來五年內(nèi)，C919年產(chǎn)能有望達到150架。

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