高溫合金材料是航空發動機性能提升的關鍵

 　　自誕生以來，始終圍繞航空發動機性能提升需求而不斷推陳出新，從一代機到四代機的發動機演進軌跡來看，高推重比，低油耗率，更高的耐久性是其發展趨勢。以推重比為例，在發動機渦輪和風扇設計水平相同的前提下，渦前溫度每提高100卡，推力增加15%。高溫合金占據發動機總重量的40%-60%，預測未來航空發動機性能的提升中，新材料的貢獻率將達50%-70%，而材料和制造技術對發動機減重的貢獻將為70%-80%。

　　前沿趨勢，單晶突破和陶瓷復合基材料異軍突起

 　　高溫合金可分為鑄造、變形、新型合金三大類型。鑄造合金里的單晶材料的突破，將決定了下一代發動機的發展趨勢。陶瓷基復合材料(CMC)等非金屬材料突破了金屬合金的溫度極限，是未來的發展趨勢。GE在其GE9X已經做了成功嘗試，CMC新材料在2200oF的溫度下可保持強度不變，比金屬整整高出500oF，而重量只有金屬的三分之一，使得發動機油耗效率全球領先。今年6月，GE新建工廠大力生產CMC，預計該材料未來需求將飛速增長，但目前國內受制于成本問題尚未推廣。高溫合金行業具有寡頭壟斷和抗經濟周期屬性，且國內長期處于供不應求狀態，國產化率50%-60%，供需缺口呈擴大趨勢。

　　千億資金即將啟動，政策扶持和技術升級推動行業需求大爆發

 　　政策方面，通航政策放開，“飛發分離”落地，航空發動機與燃氣輪機重大專項將于下半年啟動，千億資金將陸續涌入;技術方面，太行系列發動機衍生型號陸續推出，有望裝備殲-11和殲-10，軍用需求國產化繼續加速，民用方面C919將于下半年首飛，最快于2017年交付，標志著大飛機領域即將打破國外壟斷，填補國內空白，發動機需求將呈現井噴之勢。我們根據公開數據推算，未來二十年航空領域高溫合金需求約30萬噸，市場規模接近千億;未來十年燃氣輪機領域規模在50億左右，原子能領域需求6000噸，規模達13億，汽車領域需求5000噸，規模達12億。綜合來看，行業將保持15%以上的增長速度。

　　推薦鋼研高納和應流股份

 　　鋼研高納是國內鑄造高溫合金行業領跑者，三大業務營收近年一直保持15%以上的高速增長，抗經濟周期能力強，盈利能力穩定，2016年一季度增長20%;新產品研發方面，關注單晶、無人機、鎂合金、核電重大突破;訂單情況良好;成材率方面進一步提高。應流股份成立了全資子公司應流航源，先后聯手北京航空材料研究院、GE、德國SBM，強勢布局兩機零部件領域，完善價值鏈延伸。

　　風險提示

　　經濟系統性風險，技術推進不及預期，高性價比替代性材料出現

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　　高溫合金材料是航空發動機產業發展的關鍵

 　　自20世紀30年代以來，高溫合金行業始終圍繞航空發動機性能的提升而不斷推陳出新，目前鎳基合金牢牢占據核心地位。鈦鋁系金屬間化合物是目前應用最有潛力的材料之一，鎳基單晶合金的發展對于提高發動機推重比具有革命性意義，很大程度上決定了下一代航空發動機的發展。未來樹脂基、金屬基、陶瓷基復合材料等非金屬高溫材料將突破金屬能承受溫度的極限，是發展的趨勢，不過目前受制于成本等問題尚未推廣。

 　　從第一代到第四代機發動機的演進軌跡來看，高推重比，低油耗率，更高的耐久性是其演進趨勢。材料用量占據發動機總重量的40%-60%，預測在未來航空發動機性能的提升中，新材料的貢獻率將為50%-70%，而材料和制造技術對發動機減重的貢獻將為70%-80%。因此，高溫合金材料是航空發動機產業持續發展的命門。

　　(一)高溫材料分類及其應用進展

　　1、高溫合金分類及其應用領域

 　　高溫合金是指以鐵、鈷、鎳為基，能在600℃以上高溫環境下服役，并能承受苛刻的機械應力，因具有良好的抗氧化和抗熱腐蝕、優異的蠕變與疲勞抗力，良好的組織穩定性和使用可靠性，主要用于制造航空、艦艇和工業用燃氣輪機的渦輪葉片、導向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機盤和燃燒室等高溫部件，還用于制造航天飛行器、火箭發動機、核反應堆、石油化工設備以及煤的轉化等能源轉換裝置。

 　　按照適應溫度環境，分為760℃高溫材料、1200℃高溫材料和1500℃高溫材料。按照中國金屬協會高溫材料分會對該類別高溫合金的分類，可細分為鑄造高溫合金、變形高溫合金、粉末高溫合金、氧化物彌散強化合金、鈦鋁系金屬間化合物高溫材料等五大類系。

　　(二)歷史源起：航空發動機皇冠上的明珠

　　1、高溫合金發展是基于航空發動機性能提升的需要

 　　從行業起源看，高溫合金行業伴隨航空發動機的發展而發展。自20世紀初第一臺采用鑄造渦輪工作葉片的航空發動機問世以來，高溫合金材料的就與航空發動機的發展結下不解之緣。英、德、美最早于20世紀30年代開始著手研究高溫合金，其后，受到第二次世界大戰、美蘇冷戰軍備競賽、兩伊戰爭等因素的催化，對發動機推重比等性能指標不斷提出新的要求，促使各國的科研工作者不斷推陳出新各種新型高溫合金材料。

 　　我國自1956年第一爐高溫合金GH3030試煉成功，到目前已有60年的發展歷程，逐漸形成“GH”系列的變形高溫合金和“K”系列的鑄造高溫合金，成為繼英、美、俄之后第四個擁有獨立的高溫合金技術體系的國家。70年代以來，美國采用新的生產工藝制造出定向結晶葉片和粉末冶金渦輪盤，研制出單晶葉片等高溫合金部件，以適應航空發動機渦輪進口溫度不斷提高的需要，引領該領域的發展趨勢。

 　　航空發動機被譽為“制造業皇冠上的明珠”、“工業之花”，是整個工業體系中含金量最高的工業品之一。航空發動機作為飛行器的動力裝置，具有結構復雜(一臺發動機就有數萬個零部件)、材料高端(耐高溫、抗腐蝕、抗氧化)、研制周期長(一般15年-30年)，價值高昂(歐美國家研制一款約投入20億美元左右)特點，是涵蓋工程熱物理學、化學、材料學、結構力學、信息科學、機械制造等等多個學科最頂尖技術基礎之上的綜合高技術產品。因航空發動機對于一國國家安全的重要地位，包括高溫合金先進材料在內的各項核心技術一直被美國壟斷。美國發布的《瓦森納協定》禁止兩類清單出口：一份是軍民兩用商品和技術清單，涵蓋了先進材料、材料處理、電子器件、計算機、電信與信息安全、傳感與激光、導航與航空電子儀器、船舶與海事設備、推進系統等9大類;另一份是軍品清單，涵蓋了各類武器彈藥、設備及作戰平臺等共22類。可以看出，航空發動機于一國的重要地位，高溫合金材料的研發意義不言而喻。

 　　航空發動機分類與運行原理：航空發動機主要分為活塞式發動機和燃氣渦輪發動機，其中按照核心機出口燃氣的可用能量利用方式的不同，燃氣渦輪發動機又可分為：渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機和渦輪軸發動機。活塞式發動機在速度上受限(難以接近或超過音速)，功率更大、重量更輕、高速性能更好的渦輪發動機自20世紀40年代以來逐步取得市場主導地位。其運行原理為：空氣從渦扇發動機的進氣口流入，經過壓氣機壓縮后，在燃燒室與煤油混合燃燒，高溫高壓燃氣經由渦輪、噴管膨脹，最后高速從尾噴口噴出。渦扇發動機的推力一部分來自噴出燃氣所產生的反作用力;另一部分是渦輪驅動風扇，風扇旋轉驅動空氣，經由發動機外涵道噴出的反作用力。

 　　從發動機材料構成來看，高溫合金材料用量占據航空發動機總重量的40%-60%。高溫合金主要用于發動機的四大熱端部件：燃燒室、導向器、渦輪葉片和渦輪盤，此外，還用于機匣、環件、加力燃燒室和尾噴口等部件，在發動機數萬個零部件構成中，應用領域十分廣泛。

　　2、高溫合金是提升航空發動機性能的關鍵

 　　推重比、耗油效率、使用壽命是航空發動機性能的三個關鍵指標。推重比表示發動機單位重量所產生的推力，推重比越大，發動機的性能越優良。根據經驗公式，在發動機渦輪和風扇設計水平相同的前提下，渦前溫度每提高100卡，推力增加15%。從前四代航空發動機性能指標的演進軌跡來看，提高推重比，降低耗油率，提高耐久性是航空發動機的內在發展要求，而提高渦前溫度，必須保證有足夠強大的高溫材料作為支撐，可以說，高溫材料和制造工藝直接影響著航空發動機推重比等關鍵性能指標。

 　　先進的材料和制造工藝是航空發動機實現減重、增效、改善性能的關鍵。最初的軍用發動機推重比僅為2~3，現在高性能的推重比發展到了15~20，與第三代發動機相比，第四代發動機的推重比增加20%，零部件數目減少40%-60%，零件的壽命增加150%，壽命循環成本至少降低25%，耐久性增加兩倍。預測在未來航空發動機性能的提升中，新材料的貢獻率將為50%-70%，而材料和制造技術對發動機減重的貢獻將為70%-80%。

　　(三)未來趨勢：單晶突破和非金屬材料的異軍突起

　　1、單晶對于提升發動機推重比等指標具有決定性意義

 　　單晶的進展在一定程度上決定了下一代航空發動機的發展。在當代先進航空的眾多衡量指標中，高渦輪工作溫度是最顯著的標志，以此增加推力、提高發動機推重比，而影響發動機渦輪前溫度的首要因素是渦輪葉片和渦輪盤的耐溫水平。為了應對更高的渦輪前溫度需求，單晶高溫合金先后研制出了五代(包括在研)。

 　　鎳基單晶高溫合金是在等軸晶和定向晶柱高溫合金基礎上發展起來的一類先進發動機葉片材料。與其他高溫合金相比，鎳基單晶合金具有更為優異的綜合性能，成為高推重比航空發動機的關鍵材料，甚至可以說，沒有單晶高溫合金，就沒有高推重比的航空發動機。比如，采用第三代單晶合金作為葉片材料的推重比為10的F119發動機渦輪進口溫度為1677℃，比采用定向合金的推重比為8的F100發動機渦輪進口溫度(1370℃)提高了307℃。

 　　鎳基單晶高溫合金自自20世紀80年代以來開始發展，截止到目前，以美國為代表的發達國家，最新進展已經在研制第五代單晶合金材料，而我國鎳基單晶高溫合金研制從20世紀80年代初開始，現已發展到以DD22為代表的第四代合金材料，但是，合金性能和發達國家相比尚存在一定的差距。

　　2、發展趨勢：樹脂基、金屬基、陶瓷基復合材料和金屬間化合物

 　　隨著對渦前溫度要求的繼續提高，達到金屬材料使用溫度的極限，航空發動機所需要的材料由760℃，向1200℃乃至1500℃升級，表現在傳統以鎳、鈦、鋼三足鼎立時代逐漸向樹脂基、金屬基、陶瓷基復合材料和金屬間化合物過渡。陶瓷基復合材料、金屬間化合物、C/C復合材料由于密度小，強度大、耐高溫等優點，有利于減輕材料質量，滿足飛機性能提升的要求，成為最有潛力的高溫材料。但到目前為止，有兩個原因限制了這種材料的應用：一是在1200-1600℃高溫條件下，此類材料優勢無法匹敵鎳基合金材料，二是新型材料的成本相對較高。

 　　陶瓷基復合材料(CMC)對于兩機熱部件性能提升具里程碑意義。其具有耐高溫、密度低，有類似金屬的斷裂行為，對裂紋不敏感，不發生災難性的損毀等特點。采用ZrC、TaC、ZrB2等對CMC-SiC進行超高溫基體改性和涂層改性，以發展更長壽命、更高溫度和結構功能一體化的新型超高溫結構材料是目前最新的研發趨勢。國內從20世紀90年代開始大量研究CMC-SiC及EBC涂層，建立了具有自主知識產權的工藝技術路線和設備體系，目前材料性能已接近或達到國際先進水平。

 　　在最新實踐方面，GE近日建首個碳化硅材料工廠，預計航空發動機上CMC需求將飛速增長。根據GE2013年年度報告的披露，其最新推出的機型GE9X——波音777X系列唯一選型發動機。該發動機采用了GE的一項獨特發明，一種陶瓷復合材料(CMC)的新材料，這種新材料在2200oF的溫度下可保持強度不變，這一參數比金屬整整高出500oF，而重量只有金屬的三分之一。在新材料及制造工藝提升的幫助下，該款發動機的燃油效率較舊機型相比提高20%，是目前世界上最大且燃油效率最高的飛機發動機。

 　　2016年6月，GE航空集團宣布在阿拉巴州新建兩個大規模工業生產的碳化硅材料工廠，以用于陶瓷基復合材料部件(CMC)的制造。GE預測航空發動機和燃氣輪機對CMC未來的需求將增長10倍。每臺LEAP發動機需要至少18個CMC渦輪部件，以確保渦輪葉片的效率。GE正在研發的GE9X發動機的燃燒器和高壓渦輪部分也采用了CMC部件，該引擎將作為波音777X雙通道飛機的動力，目前GE9X發動機的訂單已經超過700臺，將在2020年進入商業服役。

 　　碳/碳復合材料耐高溫(1800~2000℃)和低密度(1.9g/cm3)，可能使發動機大幅度減重。國內從20世紀70年代開始該研究，現研發的材料性能與國外同類產品相當，目前主要考慮解決 C/C抗氧化的問題。

　　(四)投資屬性：長期供不應求、高壁壘、寡頭壟斷

　　1、行業長期處于供不應求局面

 　　國內長期處于供不應求局面，且缺口有增大趨勢。根據中國金屬學會高溫材料分會的預測，我國高溫材料年需求量超過2萬多噸，市場容量超過80億，而我國高溫合金材料的年產量約1萬噸，長期處于供不應求的局面。有機構預期未來10年全球高溫合金需求每年保持15%的速度增長，10年后全球高溫材料需求量將超過40萬噸，市場容量超過1600億元。

　　2、高技術壁壘造就企業天然屏障

 　　高溫合金行業具有強壟斷性和穩定性，行業龍頭將長期享受行業壁壘帶來的紅利。其行業壁壘主要體現在技術壁壘、市場準入壁壘、質量標準壁壘、累驗曲線等門檻兒，使得新進入者面臨較高的進入成本和時間成本。由于行業特殊屬性的存在，無論從國外經驗還是從下表5國內高溫合金細分市場和主要參與者上，可以看出該行業呈現寡頭壟斷屬性，每個國家僅有1-2家寡頭廠商。

　　3、寡頭壟斷是行業基本競爭格局

 　　就全球范圍來看，從事高溫合金材料的廠家不超過50家，主要分布在以美、英、德、法、俄、日本等國家，其中美國的通用電氣和普惠兩家實力最為強大，從航空發動機的市場占有率來看，通用、普惠、羅羅、MTU四家所占的份額高達84%，呈現出明顯的寡頭壟斷格局。具體到某個國家來看，每個國家內部也只有1-2家廠商占據寡頭壟斷地位。世界上航空發動機與單晶葉片制造技術水平最高的是美國的GE公司和英國的Rolls-Royce公司(羅羅公司)。

 　　從國內來看，鋼研高納是國內高溫合金材料領域的龍頭，研發人員數量和成果占有絕對優勢。撫順特鋼、中科院金屬所、航材院、應流股份、煉石有色等在各領域各有所長。

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　　推動行業發展的兩大核心動力：政策扶持與國產需求

 　　隨著通航政策和“飛發分離”落地，我國傳統的航空發動機研發體制得以根本改變，兩機專項計劃預計在下半年啟動，千億資金將密集投入。受政策催化，我們預期航空發動機與燃氣輪機技術升級的步伐將進一步加快。

 　　受政策扶持和國產需求兩大驅動因素，高溫合金材料迎來歷史性發展機遇。“兩機專項”的主角——航空發動機和燃氣輪機占據高溫合金材料下游應用的近75%，對于高溫合金材料行業起到主要的推動作用。我們測算出未來二十年，航空發動機對高溫合金的需求總量將達到30萬噸，市場空間近千億，燃氣輪機發電將在未來十年帶動50億左右的高溫合金材料需求，汽車和原子能領域也將為高溫合金的爆發每年帶來12億左右的增量。綜合來看，我們預計未來十年，中國年復合增長率將超過15%。

　　以“兩機”重大專項政策為支點，撬動千億資金

　　1、兩機專項千億資金啟動在即，高溫合金率先受益

 　　呼之欲出，“兩機專項”將于2016年下半年正式啟動。為了提升我國航空發動機和燃氣輪機行業的自主創新能力，國務院于2013年批準設立“航空發動機與燃氣輪機”國家科技重大專項(“兩機專項”)，成立專家委員會對專項實施方案開展論證，2014年7月兩機專項實施方案正式上報國務院。

 　　即將在2016年下半年出臺的兩機專項將重點聚焦渦扇、渦噴發動機領域，同時兼顧有一定市場需求的渦軸、渦槳和活塞發動機領域，主要研發大涵道比大型渦扇發動機、中小型渦扇/渦噴發動機、中大功率渦軸發動機等重點產品。另外，專項行動還將安排包括商用航空發動機運營、航空發動機智能化生產線等在內的多個產業示范工程。而先進大涵道比風扇系統、高壓壓氣機等關鍵零部件，以及長壽命渦輪、先進航空復合材料等關鍵技術，也會是專項行動的攻堅重點之一。

 　　受益于兩機專項千億資金啟動，高溫合金行業將迎來爆發性增長機遇期。按照“兩機專項”實施方案，在2020年前，國家將投入千億資金，支持航空發動機和燃氣輪機產業的發展。航空發展，動力先行;動力發展，材料領先，我們知道“兩機專項”的主角——航空發動機和燃氣輪機占據高溫合金材料下游應用的近75%，對于高溫合金材料行業需求起到最主要的推動作用，預期高溫合金行業迎來巨大的歷史機遇期。

　　(二)技術升級，國產多樣化催化行業需求大爆發

　　1、“飛發分離”，激活體制，航空發動機上升國家戰略

 　　傾國之力打造，中國航發將成為中國航空發動機項目的主體實施單位。從中國航發組建過程來看，中國航發前身為2009年1月成立的中航商用航空發動機公司，原為中航工業全資子公司，2010年10月份以來中航工業對其發動機相關業務進行資產重組整合，陸續將集團下屬的A股上市公司中航動力、成發科技、中航動控轉移至新組建成立的中國航空發動機集團有限公司。截止2016年初，相關航空發動機公司已經合并了價值1100億元的資產，另外還額外投資350億元。

 　　2016年6月12日，據北京市工商局企業信用信息公示系統顯示，中國航發于5月31日正式成立，經營范圍包括，軍民用飛行器動力裝置、第二動力裝置、燃氣輪機、航空發動機技術衍生等產品的設計、研制、生產、銷售和售后服務;飛機、發動機、直升機及其他國防科技工業和民用領域先進材料的研制等。

 　　中國航發的成立將改變我國傳統的航空發動機研發機制，向國際標準看齊。中國航發的成立，標志著航空發動機上升到國家戰略層面，獲重點扶持，同時也標志著中國告別傳統“飛先后發”，即“飛機型號在先，發動機型號在后”的落后發動機研發體制，遵循發動機行業正常的客觀規律。“飛發分離”的體制，一方面有利于推動中國發動機板塊的資產整合，優化業務布局，發揮產業集群效應和協同效應，聚集多方力量，減少資源投入的重復性;另一方面，使得發動機研發方面可以獲取獨立的研發資金，而不必像之前那樣依賴大飛機項目整體的實施進度。

　　2、太行系列國產化加速，將為高溫合金應用打開成長空間

 　　以國外經驗來看，核心機派生型號的研制時間將大大縮短，加速推進國產化。以美國GE9核心機為例，在20世紀70年代到90年代，短短二十年的時間里，就在其基礎上派生出了F101、F404-400、F110、CFM56-2、CFM56-3、CFM56-A、CFM56-5B、CFM56-7等9個衍生型號，大大豐富了產品類別。GE在其2013年年報中披露，推出了GE9x發動機型，并放出豪言要每年將推出一款航空發動機型。可見，隨著技術的不斷成熟和完善，航空發動機推出的速度也將大大提高。

 　　WS10基礎上陸續改制成功的新發動機型，將進一步打開行業需求空間。由606所研制的WS10航空發動機填補了我國航空渦扇發動機的空白，是國產第三代大型軍工航空渦輪風扇發動機，推重比為7.5，最大推力為132KN，于2005年年底定型，目前處于技術成熟狀態，主要應用于殲11/11B、殲-10等第三代機型。該發動機自1986年開始研制到2012年才正式進入批量生產階段，時間間隔極長，但在WS10的基礎上進行改制各種核心機型的時間可以大大縮短。2006年末，WS10的發展型號WS-10A在J10上進行首飛,定于2010年第四季度完成生產定型試驗。2016年2月22日，中航工業發動機研究院研制的WS-10B在WS10d的基礎上改制成功，增加了發動機的推力，有望裝備殲-11和殲-10。在WS10基礎上不斷推陳出新的新發動機型將豐富國產發動機機型，帶動高溫合金材料的使用需求。

　　3、與國際先進水平有二三十年的差距，目前研發速度有望超預期

 　　中國航空發動機的研發水平距離國際先進水平落后二三十年。從世界軍用航空發動機發展趨勢圖來看，以推重比為核心指標進行比較，中國目前最先進的太行系列WS10較美國在1975年研制成功的F404落后近30年，預計將于2020年投產的WS15，歐洲同級別的EJ200早在20世紀90年代末就研制成功，美國的F414則更早。

 　　目前中國幾乎所有的民航飛機發動機都依賴進口，軍用發動機則主要是自主研制+引進俄羅斯或烏克蘭引擎。比如2015年11月2日總裝下線的國產大飛機C919，采用的LEAP-1C發動機，由法國斯奈克瑪公司與美國通用公司合資的CFM公司研制。2015年11月29日，中國交付的首架投入商業運營的國產中短航程新型渦扇支線飛機ARJ21，使用了GE航空集團生產的CF34-10A發動機。

　　4、大飛機打破壟斷，C919下半年首飛，最快將于2017年交付

 　　我國自主研制的C919大型客機將于今年下半年首飛，最快2017年完成后續各項技術驗證，并開始正式交付。一旦C919在年內完成首飛，就意味著我國C919大飛機工程將取得階段性成果，這不但會進一步促進我國大飛機產業的快速發展，還將有助于國產大飛機產業集群的加速成型。公開信息顯示，C919迄今為止共接到來自21個買家的517架次訂單。業內認為，C919大型客機一旦交付，將一舉打破國外公司對大飛機行業的壟斷，這將對我國航空產業乃至高端制造業帶來深遠影響。

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　　市場空間及預測：未來十年將保持15%以上增長率

　　(一)下游航空發動機和燃氣輪機發電占據近75%

 　　航空發動機與燃氣輪機發電需求占據行業主導地位。據Roskill統計，目前全球每年消費高溫合金材料約28萬噸，市場規模達100億美元。按照下游應用行業領域劃分，其中航空航天領域占據消費量55%，電力占據20%，機械占據10%，其他領域占據15%;按照軍用和民用領域劃分，目前軍用和民用領域高溫合金需求呈現二八分布的態勢;根據中國材料學會高溫金屬分會給出的數據，目前國內高溫合金市場年需求在2萬噸左右，國內供應約1萬噸，判斷國產自足化率約50%。

　　(二)預計未來十年，行業將保持15%以上的增長率

 　　高溫合金因其具備的良好的抗氧化和抗熱腐蝕、優異的蠕變與疲勞抗力，良好的組織穩定性和使用可靠性，廣泛應用于航空航天、電力、原子能等。我們分別結合了在各個行業中的應用，給出了其市場空間預測。

　　1、航空發動機領域未來二十年行業需求將達30萬噸

　　為根據高溫合金材料在航空發動機領域中的應用，推算行業市場空間，我們提出如下假設：

　　1)主流軍用發動機重1.9噸，平均40萬元/噸的軍用材料;

　　2)主流民用發動機重2.5噸，平均30萬元/噸民用材料;

　　3)每臺發動機中，高溫合金占比按50%計算，成材率按18%計算;

 　　根據智研咨詢發布的《2016-2022年中國航空發動機市場運行態勢及投資戰略研究報告》，未來20年我國軍用飛機數量5444架，航空發動機需求量21958臺。根據波音公司預測，未來20年中國新增民用飛機數量將達到6330架。因此我們推測，中國未來二十年需要近5萬臺左右航空發動機，我們根據以上假設計算得到，未來二十年航空發動機領域高溫金材料需求在30萬噸左右，市場空間接近千億。根據中國金屬協會高溫材料分會的數據，目前年均需求為2萬噸左右，國產化率在50%-60%，其中高端高溫合金航空領域需求3000余噸，我們認為按照未來二十年市場空間需要30萬噸的數量來看，該領域行業年復合增速將達到15%。

　　2、高溫合金在其他領域中的應用

 　　在燃氣輪機發電領域，未來十年將帶動高溫合金材料50億的需求空間。燃氣輪機是航空發動機的延伸，廣泛應用于船舶動力、煤電、核電、氣電等領域，因燃氣輪機噴到葉輪上的氣體溫度高達1300℃，需要抗高溫腐蝕性能優良和長期組織穩定的抗熱腐蝕高溫合金來打造渦輪葉片和導向葉片。

 　　發達國家燃氣輪機在發電領域占據重要地位，目前基于燃氣輪機及聯合循環電站的發電量約占全球發電總量的 22%。就國內而言，從 2002 年開始，隨著西氣東輸和進口液化天然氣(LNG)的增加，我國啟動了重型燃氣輪機國內市場需求，通過引進了國外先進的 F/E 級重型燃機制造技術，并成功實現了國產化制造，滿足了我國電力工業的需要。至2013 年底全國燃機電站裝機超過 34GW，約占全國發電總裝機容量的 3%，較國外還有很大提升空間。

 　　燃氣輪機的研制被列為重大專項計劃之一，今后幾年將進入燃氣輪機的高峰期。清華大學燃氣輪機研究院教授任靜預計，到2025年，我國燃氣輪機聯合循環發電裝機可達120-150GW，即在現有基礎上增加4-5倍，在整體電力工業結構中可占5%。我們預計將對高溫合金材料市場需求空間將達到50億左右。

 　　汽車領域，高溫合金未來年需求在5000噸左右，市場規模11個億，年均增長超過20%。高溫合金在汽車中的應用領域包括渦輪增壓器、發動機排氣管、內燃機的閥座、鑲塊、進氣閥、密封彈簧、火花塞、螺栓以及熱發生器等裝置。渦輪增壓器是主要的應用部件，因為渦輪增壓器經常處于高速、高溫下工作，增壓器廢氣渦輪端的溫度在600℃左右，增壓器轉子以8000-11000r/min的高速旋轉。國外重型柴油機渦輪增壓器裝配率高達100%，而我國目前滲透率僅50%左右。

 　　以2015年中國汽車產量2450萬輛為基數，每萬輛汽車渦輪增壓器高溫合金用量約2噸，2015年該領域市場容量達5000噸。預計到2020年，受益于汽車產量的增長，渦輪增壓器滲透等催化因素，萬輛汽車高溫合金的需求量將達到4.2萬噸，對應總的需求量將達到1.5萬噸，年均復合增長率達25%。

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　　投資策略與推薦標的

　　(一)鋼研高納：鑄造高端高溫合金領跑者

 　　公司作為國內高溫合金行業的龍頭，大股東為中國鋼研科技集團，實際控制人國資委，積累了很深的行業背景。主營鑄造高溫合金、變形高溫合金即及新型高溫合金三大板塊業務，主要產品包括面向航空航天的高溫母合金、發動機精鑄件、航空發動機盤鍛件等;面向發電設備制造領域的汽輪機渦輪盤、防護片等;面向石油、化工、紡織、冶金等領域的高溫合金精鑄件、自潤滑軸承、切斷刀等。其中60%的業務集中在航空航天領域，新開拓的電力、石油化工等領域呈現積極增長態勢。

 　　在三大業務增長速度方面，近年一直保持在15%以上的高速增長率，盈利能力穩定，抗經濟周期能力強。2016年一季度營業收入1.26億，同比增長20.43%。主要原因在于，一、就整個行業層面來看，供需缺口一直在擴大，一季度訂單情況良好;二、公司產品成材率穩步提高，質量越發穩定。從近十年公司主要產品毛利率增長趨勢來看。鑄造合金和變形合金由06年不到20%，增長到目前的30%，新型合金毛利率高達43%。成材率的穩定提高幫助公司獲得更高的競爭壁壘;三、變形高溫合金業務增速擴大，2015年簽訂合同同比大幅增長，收入首次超過鑄造合金業務。

 　　在新產品開發方面，新產品陸續出爐，有數項重大科技突破，為業績增長提供強大的后勁支持，2016年有以下看點：一、葉晶突破成品率難關，供貨能力數倍提升。2015年，公司在DD407單晶葉片工程化關鍵技術取得重大突破，目前該葉片型面尺寸精度可控制在±0.05mm內，是目前國內精鑄葉片精度達到的最高水平。2015年全年較2014年，交付能力提高了4倍。預計2016年單晶葉片將真正成為公司新的經濟增長點;二、突破鎂合金鑄造技術，河北德凱利用鎂合金技術試制國內最復雜的機匣，標志著高納德凱公司達到了國內最高的鎂合金鑄造水平。其前沿性和突破性受到了主管機關的高度關注。2016年該附件機匣可實現小批量供貨，目前德凱公司是國內生產該型號機匣的唯一供應商;三、核電領域，2015年公司耐蝕合金在核電領域取得較大進展，實現小規模穩定供貨;四、無人機領域，突破了X2/X5無人機用K417G合金整鑄葉盤，M951和K418合金導向器關鍵制備技術，交付的鑄件通過了考核，其中X2發動機已經定型，進入小批量生產階段，目前鋼研高納為該發動機高溫合金鑄件唯一供應商，拓展了高納產品的應用領域。

　　(二)應流股份：強勢布局航空領域

 　　立足核電領域高端裝備零部件，技術力量雄厚。公司為國內高端裝備關鍵零部件供應商，主業涉及航空、核電、油氣、資源及國防軍工等高端裝備領域泵及閥門零件、機械裝備構件，產品出口以歐美為主的30多個國家。國內唯一掌握消失模精鑄技術，生產核主泵葉輪、導葉單件重量達到3噸，突破國內外技術極限。掌握3D打印、三維建模、快速成型、無模造型等數字化制造技術，以及應用機器人的智能化高端精鑄技術。公司是國內首家獲ASME III核電產品材料組織質量證書的企業，也是中國極少數擁有核一級泵閥類鑄件《民用核安全設備制造許可證》的企業。

 　　成立應流航源，強強聯手，強勢布局兩機零部件領域，完善價值鏈延伸。一、聯手北京航空材料研究院，其為公司提供高溫合金等軸晶渦輪葉片、燃氣輪機葉片、導向器等結構件制造及高溫合金返回料再利用專有技術，并協助公司建立大尺寸高難度等軸晶渦輪葉片生產線;二、聯手GE，為其開發多種型號的等軸晶和定向高溫合金葉片;三、擬聯手德國SBM共同研發輸出功率分別為130HP和160HP的兩款渦軸發動機、設計起飛重量分別為450kg和700kg的兩款直升機。更多最新投資分析報告，市場分析報告，市場調查報告，市場調研報告請訪問。