报告摘要
铸造高温合金受益于优异的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、良好的疲劳性能和断裂韧性，被广泛应用于航空航天、核电、汽车工业、燃气轮机、石油化工等领域。同时，由于航空发动机等终端产品长期维持高工况运转，铸造高温合金核心应用部件涡轮叶片、涡轮盘等存在较高维修及更换需求，材料耗材属性凸显。受限于技术水平，目前国内高温合金在产品杂质元素控制、均匀性、稳定性、成本控制等方面仍落后于国际先进水平。在此情况下，综合考虑国内外铸造高温合金性能差异、终端产品性能提升要求等因素，我们判断铸造高温合金赛道具备持续迭代基础。
近年来我国国防支出占GDP的比例仅为1.2%左右，远低于2%的国际平均水平。考虑到世界强国显著提升2024财年军费预算，全球或进入国防高增长期，看齐假设下我国国防支出及其占GDP比重有望持续快速增长，对武器装备的采购需求也将持续增加。此外，“新域新质”作战力量是军队战斗力新增长点，先进战机作为战争中夺取制空权的关键武器装备，现有型号订单追加+新型号批量列装有望驱动军用航空市场迎来快速发展期。
（铸造）高温合金作为航空发动机热端涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室、压气机盘、机匣、环形件、尾喷管及紧固件等核心部件关键“耗材”（用量占比达40%-60%），我们认为其将伴随新型号武器装备迭代及存量快速积累所形成的维修后市场需求提升而实现量价共振。
多领域应用逐渐深化，民用高温合金市场方兴未艾
民用航空方面，2024年至2033年全球范围内预计将交付4.4万台商用航空发动机，叠加国内C919大规模商业采购、交付和运营全面开启，航运市场高景气将驱动民航飞机及航空发动机需求持续增长，对高温合金需求有望持续增加；
燃气轮机方面，2016年两机专项全面启动实施标志着燃气轮机产业链逐渐兴起，到2023年全国燃气轮机市场规模约为663亿元，7年复合增速达8.95%。当前我国大功率重型燃气轮机正处于国产替代加速阶段，对高性能高温合金的需求有望随之提升；
其他工业领域方面，近年来耐高温耐腐蚀合金在石油化工、玻璃和玻纤以及机械制造等行业的应用呈现明显突破，高温合金正在实现对传统不锈钢的替代，行业发展方兴未艾。
国内铸造高温合金主要生产企业情况
图南股份：公司是国内少数能同时批量化生产铸造高温合金（母合金、精密铸件）及变形高温合金产品的企业之一，具备全产业链工业化生产能力，已成为国内航空发动机用大型复杂薄壁高温合金结构件的重要供应商，此外机加业务有望构筑第二成长曲线，助推公司中长期业绩增长。
航材股份：公司是航材院（621所）产业发展平台及唯一上市子公司，承担了我国涡扇、涡喷、涡轴、涡桨系列在研在役发动机型号任务，涉及主要高温合金牌号60余种，覆盖国内全部批产的航空发动机高温合金母合金产品，业绩有望伴随新型号定型及批量列装迎来加速释放。
钢研高纳：公司是国内高端和新型高温合金制品生产规模最大的企业之一，在铸造高温合金领域拥有整个生产流程全部核心环节的装备能力，布局近乎全部的在研及批产航空发动机型号，是我国高温合金龙头，业绩有望伴随下游市场需求增长实现持续释放。
风险提示：军品采购节奏变化风险、订单不及预期风险、技术研发风险。
报告正文
1 高性能&耗材属性共同加持，铸造高温合金具备持续迭代“基因”
高温合金主要服役于高温高应力的严苛环境，是航空航天发动机不可或缺的重要支柱材料。高温合金是指以铁、镍或钴为基体，加入多种合金元素进行强化，在650℃以上的高温环境里能够承受极端的应力并且长期服役的一类合金，又被称为“超合金”，具有优异的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、良好的疲劳性能和断裂韧性，被广泛应用于航空航天、核电、汽车工业、燃气轮机、石油化工等领域，其中航空航天领域为最大应用市场，占比约为55%。在航空发动机中，高温合金主要被用于制造热端涡轮叶片、涡轮盘、燃烧室、压气机盘、机匣、环形件、尾喷管及紧固件等核心部件。
高温环境+交变负载作用会严重降低部件的疲劳寿命，高温合金耗材属性凸显。航空发动机热端部件工作时不但处于高温状态,同时可能受到因交变机械载荷和交变温度而产生的载荷的叠加作用，运行过程中经历高速的温度变化会受到额外的损伤并降低疲劳寿命，一旦发生疲劳破坏往往会造成重大事故。因此相较于发动机外壳、支架等部件而言，高温合金部件需要更频繁的检修和替换，具有显著的耗材属性。
高温合金市场规模伴随应用领域扩大而持续增长，2016-2023年间复合增速达15%。随着高温合金在航空航天、能源电力、燃气轮机、汽车工业等领域的广泛应用，其市场规模也在不断扩大。据统计，2016-2023年我国高温合金市场规模从46.09亿元增长至107.61亿元，复合增速达到15.18%。
我国高温合金产业及技术仍处于追赶阶段，部分高端产品国产化之路方兴未艾。欧美俄等发达国家已在高温合金领域具有数十年的研究积累，并对核心制备技术进行严格保密，我国目前仍存在包括部分关键技术尚未实现突破、重要材料依赖进口等较多问题，在产品杂质元素控制、均匀性、稳定性、成本控制等方面仍存在一定差距。总体来看，我国的高温合金行业从产业到技术等各方面较国际先进水平仍存在较大差距，部分高端产品仍无法做到全面自给自足，国产化之路方兴未艾。
2 军用航空市场持续高景气，有望驱动高温合金需求持续提升
2.1 世界强国显著提升军费预算，或预示全球进入国防高增长期
世界强国显著提升2024财年军费预算，全球或进入国防高增长期。据公开数据报道，美国2024财年国防预算为8860亿美元，较2023年增加近300亿美元，约占全球军费总额的40%，超过排名其后9个国家军费的总和；德国2024财年国防预算为734.1亿美元，较2023财年增长近30%；日本2024财年防卫预算为559亿美元，同比增长16.5%；法国2024财年国防预算为497亿美元，同比增长7.5%。我们认为，军费的增长和该国当下经济情况关系较弱，而主要和该国是否有战略和刚性需求有关。
我国国防支出占GDP的比重远低于国际水平，世界动荡变革期中占比有望持续提升。从军费占GDP的比重角度看，我国国防支出占GDP的比例近年来进入小幅上升轨道，但仍显著小于2%的国际平均水平，2021年仅为1.19%，2022年仅为1.20%，2023年按照草案预算提高至1.22%。我们认为，随着世界进入新的动荡变革期、我国安全形势不稳定不确定性增大，长期来看我国国防支出占GDP的比重预计将与国际水平看齐，有望维持持续快速增长态势，对武器装备的采购需求也将持续增加。
2.2 先进军用战机/发动机列装+换代进程有望提速，高温合金需求或持续提升
“新域新质”构成军队战斗力新增长点，驱动先进战机需求持续提升。中华人民共和国国防部文章指出，“新域新质”作战力量以新需求为牵引、以新技术为支撑、以新能力为标志，是一个时代军事发展的风向标，是军队战斗力新的增长点。文章继续指出，“新域新质作战力量其所立足的新型作战域往往具有疆域属权未定性、力量辐射全域性、作战效果战略性、未来发展突变性等特点，是世界各国战略竞争的热点领域，更是制胜未来的关键领域。”我们认为，先进战机作为战争中夺取制空权的关键武器装备，是“新质新域”作战力量的重要组成部分，未来国家对先进战机的需求将持续维持高位。
我国军机数量与美国差距较大，战略看齐假设下增长空间明显。据World Air Forces 2024统计，截止2023年底我国在役军用飞机数量为3304架，远低于美国的13209架，在整体性能上亦和美国有一定差距。我们认为，长期来看我国军机无论是数量还是质量均要与美国看齐，在现有型号订单追加+新型号批量列装双需求驱动下，军用航空市场或将迎来快速发展期。
航空发动机是世界制造业皇冠上的明珠，其性能水平在很大程度上取决于高温合金材料的性能水平。航空发动机是航空工业中技术含量最高、难度最大的部件之一，要求金属结构材料同时具备轻质、高强、高韧、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能，目前仅高温合金可以满足这一几乎是结构材料中最高的性能要求，在先进的航空发动机中高温合金用量占发动机总重量的40%-60%。
军工行业具有天然的自主可控属性，国产替代为大势所趋。随着西方国家对我国高新技术企业的封锁趋势不断加剧，我国军工行业自主可控进程正处于提速阶段，我们认为高温合金作为现代航空航天发动机热端部件关键材料中不可替代的主角，国产高温合金需求有望受益于军用航空市场快速发展而持续提升。
3 多领域应用逐渐深化，民用高温合金市场方兴未艾
3.1 全球民用航空发动机市场规模持续扩大，驱动国产高温合金需求提升
全球民航客机交付量和机队规模持续提升，对航空发动机需求预计将持续增加。据中国商飞公司预测，2022-2041年间全球将交付42428架民航客机，市场价值合计64020亿美元，机队规模也将从2021年的20563架提升至47531架。伴随全球航空制造业市场规模持续扩大，对航空发动机的需求有望持续增加。
疫情后全球航空发动机行业市场规模恢复持续增长，未来10年全球商用航空发动机交付量将处于高位。2020年受新冠疫情影响全球航空发动机行业市场规模显著下滑，随后恢复增长态势。另据Aviation Week Network预测，2024年至2033年全球范围内预计将交付44200多台商用航空发动机，其中窄体机机队规模增长预计将带动LEAP等系列发动机大量交付。我们认为，航运市场高景气将驱动民航飞机及航空发动机需求持续增长，对高温合金需求也有望持续增加。
航旅中心向中国及亚太转移，民用客机高交付或驱动上游相关航空材料需求持续增加。据波音公司统计及预测，2019年中国及亚太航旅市场需求在全球占比约为15%及19%，到2042年分别上涨至18%和22%，航旅中心逐渐东移。此外据中国商飞公司预测，2022-2041年中国航空公司将接收9284架各类型喷气客机，市场价值约1.5万亿美元。我们认为，国内航空市场的不断发展有望持续驱动对上游航空材料的需求提升，相关供应链企业有望持续受益。
国产大飞机大规模商业采购、交付和运营全面开启，有望打开国产航空发动机市场空间。2023年9月28日，东航在2021年签订首批5架的基础上再增订100架C919大型客机，计划于2031年全部交付完成，标志着国产大飞机开始进入大规模交付运营状态。我们认为，我国C919大飞机已经进入高质量发展的战略机遇期，配套的国产商用航空发动机研制也在不断加速，有望打开国产航空发动机市场空间。
重型燃气轮机装机容量一般大于100MW，是迄今为止效率最高的热功转换类发电设备，是发电和驱动领域的核心设备，也是中型常规航空母舰上运用的主动力。 中型燃气轮机装机容量为20-100MW，小型燃气轮机装机容量为1-20MW，中小型燃气轮机可应用于船舶动力，发电，石油开采等多种目的。 微型燃气轮机装机容量一般小于1MW，主要被开发用于小规模电力，例如单独的发电或冷热电联产系统。
国内多项政策支持相继出台提供大力发展支持，燃气轮机市场规模逐年波动增加。从2012年开始国家有关部门开始讨论航空发动机和燃气轮机两机科技重大专项，2016年两机专项全面启动实施，燃气轮机产业链逐渐兴起。受上游大宗商品价格波动以及全球供需关系变化影响，我国燃气轮机新增产量呈现波动上涨趋势，2023年全国燃气轮机市场规模约为663亿元，2016-2023年间复合增速达8.95%，预计将持续驱动高温合金需求增加。
高端重型燃气轮机自主化水平较低，国产替代进程逐渐加快。从市场容量看， “西气东输”、“西电东送”、“南水北调”等三大工程均需要大量30兆瓦级工业型燃气轮机，同时我国舰船制造业的健康快速发展需要大量舰船燃气轮机，我国已成为世界最大的燃气轮机潜在市场。当前我国大功率重型燃气轮机正全面进入整机试验与验证的最终阶段，未来有望打破美国GE、日本三菱、德国西门子等国际厂家垄断局面，国产替代进程或持续加快，对应国产高温合金需求有望随之实现加速提升。
4 国内铸造高温合金主要生产企业情况
4.1 图南股份：具备全产业链生产能力，第二成长曲线持续兑现行稳致远
充分发挥全产业链+差异化竞争优势，深度参与多型号项目研制。公司是国内少数能同时批量化生产铸造高温合金（母合金、精密铸件）及变形高温合金产品的企业之一，制备的低S低O高温合金国内领先，产品主要应用在航空发动机、燃气轮机、核电装备等军用及高端民用领域。公司具备全产业链工业化生产能力，已成为国内航空发动机用大型复杂薄壁高温合金结构件的重要供应商。
子公司建设持续提速，横/纵向业务拓展第二成长曲线或将进入兑现期。公司横/纵向业务拓展持续加速，子公司图南部件“年产各类航空用中小零部件50万件/套产线项目”已建设完成，图南智造“年产1000万件航空用中小零部件自动化产线项目”截止24H1工程投入进度为44.86%。我们认为，公司新增的机加业务有望充分受益于下游航发需求增长及产业链外协比例提升，或将构筑公司第二成长曲线，产能释放后有望持续助推公司中长期业绩增长。
4.2 航材股份：高壁垒+多平台材料龙头，航空/航天/航发多赛道均衡发力
航空/航发/航天材料龙头企业，打造航发集团唯一材料生产平台。公司是我国航发集团旗下航材院（621所）产业发展平台及航材院唯一上市子公司，现有钛合金精密铸造、橡胶与密封材料、飞机座舱透明件、高温合金熔铸四大事业部，均来源于航材院核心资产，下游除全面覆盖航空、航发、航天三大领域外，还应用于船舶、兵器、电子、核工业等多个领域。
高温合金产品技术领先，行业内竞争优势显著。公司承担了我国涡扇、涡喷、涡轴、涡桨系列在研在役发动机型号任务，生产的高温合金母合金产品批量用于几乎全部在役、在研的多型号航空发动机高/低压工作叶片、导向叶片、结构件、涡轮盘等多种关键件、重要件，涉及主要高温合金牌号60余种，覆盖国内全部批产的航空发动机高温合金母合金产品。
4.3 钢研高纳：我国高温合金龙头，全流程生产设备建设筑牢行业领先地位
生产规模国内领先，掌握全核心环节装备能力。公司是国内高端和新型高温合金制品生产规模最大的企业之一，拥有年生产超千吨航空航天用高温合金母合金、航空航天发动机用精铸件和盘锻件、燃气轮机涡轮盘及防护片的能力，在铸造高温合金领域拥有整个生产流程全部核心环节的装备能力，是我国高温合金及轻质合金领域技术水平最为先进、生产种类最为齐全的企业之一。
实现多型号研发攻关及批产交付，型号布局全面丰富。自1958年以来公司共研制各类高温合金120余种，积累了丰富的研发生产经验，突破某大尺寸型号单晶合金及涡轮叶片核心制备工艺并具备批量交付生产能力，实现多种涡轮铸件批产交付任务，推动大尺寸薄壁精密铸造技术向前发展。公司布局近乎全部的在研及批产航空发动机型号，主要客户包括航空航天发动机装备制造企业、大型的发电设备企业集团，及冶金、化工、玻璃制造等领域企业。
5 风险提示
军品采购节奏变化风险、订单不及预期风险、技术研发风险。
注：文中内容依据方正证券研究所已公开发布研究报告，具体报告内容及相关风险提示等详见完整版报告。
证券研究报告 | 铸造高温合金：军用民用需求共振，航发技术高地市场空间广阔 |
对外发布时间 | 2024年9月3日 |
报告发布机构 | 方正证券股份有限公司 |
本报告分析师 | 李鲁靖 SAC执业证书编号：S1220523090002 张明磊 SAC执业证书编号：S1220524040004 方 皓 联系人 |
