超高強(qiáng)合金全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究

超高強(qiáng)合金全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究

先進(jìn)金屬材料行業(yè)概況及發(fā)展趨勢材料科學(xué)最早提出于20世紀(jì)60年代，是指研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料的工程領(lǐng)域。材料作為支撐人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性要素之一，其發(fā)達(dá)程度直接影響了現(xiàn)代工業(yè)的先進(jìn)水平。隨著生產(chǎn)工藝及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在原有材料科學(xué)的范疇下逐漸衍生出了新材料這一分支，一般指新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，或是傳統(tǒng)材料改進(jìn)后性能明顯提高和產(chǎn)生新功能的材料。先進(jìn)金屬材料是新材料的重要組成部分，具備良好耐高溫、耐蝕性能或某種特定的環(huán)境適應(yīng)性，可用于航空航天、燃?xì)廨啓C(jī)、核工程、石油化工等國民經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵領(lǐng)域，也是國防現(xiàn)代化的重要支撐。先進(jìn)金屬材料包括高溫合金、高性能合金、高品質(zhì)特殊鋼、高純稀有金屬材料及高端稀土功能材料等。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(jī)構(gòu)研究實(shí)力較強(qiáng)，以生產(chǎn)叫小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)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(dǎo)、隆達(dá)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，三家企業(yè)高溫合金營業(yè)收入上升趨勢明顯，其中鋼研高納作為國內(nèi)高端和新型高溫合金制品生產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)之一，高溫合金營業(yè)收入要優(yōu)于其他兩家企業(yè)，占總營業(yè)收入的比重較高；撫順特鋼由于具備雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，擁有先進(jìn)的冶金裝備，其高溫合金營業(yè)收入也相對較高，但撫順特鋼以特殊鋼和合金材料的研發(fā)制造為主營業(yè)務(wù)，在2021年高溫合金營業(yè)收入占總營業(yè)收入的17．6%；作為民營企業(yè)的圖南股份由于規(guī)模較小，高溫合金的營業(yè)收入也相對較小，但由于其主營業(yè)務(wù)為高溫合金、特種不銹鋼等高性能合金材料及其制品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，與撫順特鋼相比，高溫合金營業(yè)收入占總營業(yè)收入的比重較高。從毛利率來看，撫順特鋼總毛利率低于鋼研高納和圖南股份，但其高溫合金毛利率與其他兩家公司相比較高，這主要是因?yàn)閾犴樚劁撟鳛楦邷睾辖痤I(lǐng)域龍頭，在高溫合金方面規(guī)模較大，擁有先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，2021年高溫合金毛利率達(dá)到了42．65%；排名第二的是圖南股份，高溫合金毛利率為33．92%；鋼研高納高溫合金毛利率為28．18%。由此可見，三家企業(yè)高溫合金毛利率均處于較高的層面，我國高溫合金向好的方向發(fā)展，未來市場空間將會不斷擴(kuò)大。我國的高溫合金生產(chǎn)水平與美國、俄羅斯等地有著較大差距，隨著我國研制更高性能的航空航天發(fā)動機(jī)，高溫合金材料在高端產(chǎn)品的供應(yīng)上存在無法滿足需求的現(xiàn)象，為此，需要生產(chǎn)者加大研發(fā)力度，據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋼研高納、圖南股份兩家企業(yè)研發(fā)投入都處于上升狀態(tài)，且2021年占營業(yè)收入的比重也呈現(xiàn)上升趨勢，占比分別為10．50%、6．41%，但撫順特鋼在2021年研發(fā)投入減少，為3．09億元，較2020年下降0．98億元，占營業(yè)收入的比重為4．17%，這主要受2021年撫順特鋼毛利率下降影響，公司相應(yīng)的減少對研發(fā)投入的比重。進(jìn)入先進(jìn)金屬材料行業(yè)的主要壁壘及障礙（一）先進(jìn)金屬材料行業(yè)技術(shù)壁壘高溫及高性能合金和高品質(zhì)特種不銹鋼產(chǎn)品技術(shù)壁壘較高，加工工藝復(fù)雜，特種冶煉、鍛造等工序需要技術(shù)積淀和不斷的技術(shù)創(chuàng)新。國內(nèi)外的大型先進(jìn)金屬材料生產(chǎn)企業(yè)均同時(shí)是合金材料研發(fā)的主體，材料科學(xué)研究和先進(jìn)加工技術(shù)相輔相成，技術(shù)工藝和產(chǎn)品開發(fā)在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。材料開發(fā)和生產(chǎn)工藝技術(shù)研發(fā)是本行業(yè)企業(yè)發(fā)展的根本，新產(chǎn)品從開始研發(fā)至最終實(shí)現(xiàn)銷售需要經(jīng)過論證、研制、定型等系列過程。因此，高溫及高性能合金和高品質(zhì)特種不銹鋼等先進(jìn)金屬材料領(lǐng)域存在著較高的技術(shù)壁壘。（二）先進(jìn)金屬材料行業(yè)資質(zhì)及市場準(zhǔn)入壁壘國家對武器裝備科研生產(chǎn)活動實(shí)行許可管理，未取得許可不得從事相應(yīng)生產(chǎn)活動。從事軍品相關(guān)生產(chǎn)活動必須通過嚴(yán)格審查并取得資質(zhì)。在航空發(fā)動機(jī)、核電裝備等領(lǐng)域，各主要下游客戶也各自存在相應(yīng)的資質(zhì)認(rèn)證管理體系，生產(chǎn)廠家需要通過獲得相關(guān)客戶的合格供方資質(zhì)和認(rèn)證，方能進(jìn)入這些市場。此外，在產(chǎn)品方面，航空發(fā)動機(jī)用高溫合金等尖端應(yīng)用領(lǐng)域還需要對于相應(yīng)牌號產(chǎn)品進(jìn)行長流程驗(yàn)證評審，一般驗(yàn)證的周期在3-6年。這些準(zhǔn)入資質(zhì)要求嚴(yán)格，且考察周期較長，需要企業(yè)具備較強(qiáng)的研發(fā)、管理和質(zhì)量控制能力。（三）先進(jìn)金屬材料行業(yè)經(jīng)驗(yàn)壁壘高溫及高性能合金和高品質(zhì)特種不銹鋼產(chǎn)品生產(chǎn)工藝復(fù)雜，專業(yè)設(shè)備使用量大，生產(chǎn)人員多，過程控制難度大，其生產(chǎn)具有多品種、多規(guī)格、小批量、制造工藝復(fù)雜、專業(yè)設(shè)備使用量大、生產(chǎn)人員多、過程控制難度大等特點(diǎn)。以上特點(diǎn)要求企業(yè)在生產(chǎn)管理上建立先進(jìn)的生產(chǎn)管理模式，擁有一支具有豐富生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)的管理團(tuán)隊(duì)和具備較高專業(yè)操作技能的員工隊(duì)伍，具有較高的生產(chǎn)組織管理準(zhǔn)入門檻。此外，如果沒有精細(xì)化管理難以降低成本，對市場變化和客戶的定制要求作出快速反應(yīng)。（四）先進(jìn)金屬材料行業(yè)資金壁壘研發(fā)，生產(chǎn)及銷售高溫及高性能合金和高品質(zhì)特種不銹鋼等產(chǎn)品生產(chǎn)屬于技術(shù)密集和資金密集活動，對企業(yè)資金的充沛程度有較高的要求。隨著高溫合金、高性能合金等產(chǎn)品技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備提出了更高的要求。企業(yè)需要投入較高成本進(jìn)行先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的購置，從而提升工藝水平以達(dá)到客戶需求。同時(shí)，產(chǎn)品的研發(fā)也需要持續(xù)的資金投入，而新產(chǎn)品的認(rèn)證周期相對較長，這也對企業(yè)的流動資金提出了一定的要求。以上因素綜合導(dǎo)致了進(jìn)入相關(guān)生產(chǎn)領(lǐng)域需要具備一定的資金規(guī)模，本行業(yè)的進(jìn)入具有較高的資金壁壘。特種合金材料行業(yè)競爭格局鋼鐵行業(yè)全球已經(jīng)進(jìn)入了成熟期，發(fā)達(dá)國家鋼鐵行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了衰退期，我國鋼鐵行業(yè)總體上也將從成熟期進(jìn)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(dǎo)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(jī)的進(jìn)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(kuò)展，由傳統(tǒng)的家用冰箱、空調(diào)，逐步向小家電咖啡機(jī)、飲料機(jī)及新能源車快速擴(kuò)展。影響先進(jìn)金屬材料行業(yè)發(fā)展的有利因素和不利因素（一）先進(jìn)金屬材料行業(yè)有利因素隨著國家對戰(zhàn)略性新材料產(chǎn)業(yè)扶持力度加大，高溫合金材料及其制品行業(yè)正處于一個(gè)重大的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)。十三五國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃將高端裝備、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)培育領(lǐng)域，《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》也將高溫合金作為我國先進(jìn)材料領(lǐng)域的短板明確寫入規(guī)劃中，十四五規(guī)劃建議中，也要求推動高溫合金、高性能合金、高品質(zhì)特殊鋼材等高端新材料取得突破。在產(chǎn)業(yè)政策的推動下，高溫合金、高性能合金及特種不銹鋼行業(yè)有望獲得穩(wěn)健、長足的發(fā)展。民用航空方面，國內(nèi)首款自主研發(fā)的大型客機(jī)C919已于2022年開始交付，大涵道商用發(fā)動機(jī)長江1000、長江2000以及用于支線飛機(jī)的長江500等發(fā)動機(jī)的研制、定型需求也迫在眉睫。大型客機(jī)及發(fā)動機(jī)的自主研制帶來的民用領(lǐng)域發(fā)展也將對于高端新材料的進(jìn)口替代提出更多需求。（二）先進(jìn)金屬材料行業(yè)不利因素我國新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較海外先進(jìn)水平存在較大差距。我國新材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)以及下游應(yīng)用開發(fā)較國外先進(jìn)國家起步時(shí)間晚，在技術(shù)生產(chǎn)配套能力上與國外先進(jìn)企業(yè)尚有較大的差距。根據(jù)中國工程院2019年組織研究的制造業(yè)26個(gè)領(lǐng)域中外對比分析報(bào)告數(shù)據(jù)，在信息顯示、運(yùn)載工具、能源動力、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人五大領(lǐng)域所常用的244種關(guān)鍵材料中，中國僅有13項(xiàng)材料國際領(lǐng)先、39項(xiàng)國際先進(jìn)，與國外有較大差距的高達(dá)101種，我國新材料產(chǎn)業(yè)追趕國際先進(jìn)水平的道路任重而道遠(yuǎn)。另外，在國際形勢日趨緊張的背景下，歐美國家在涉及航空航天應(yīng)用領(lǐng)域的高溫合金產(chǎn)品及其制備技術(shù)對我國采取技術(shù)封鎖，這也會在一定程度上影響我國高端新材料技術(shù)水平的發(fā)展速度。特種合金材料行業(yè)發(fā)展空間廣闊隨著經(jīng)濟(jì)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(qiáng)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(jī)熱端部件的關(guān)鍵材料，主要應(yīng)用于發(fā)動機(jī)的燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片、渦輪盤、尾噴口及機(jī)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?xì)廨啓C(jī)、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(dá)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(jī)對材料的要求，主要依賴大量進(jìn)口，而發(fā)達(dá)國家將其作為戰(zhàn)略物資，技術(shù)壟斷程度高，嚴(yán)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(jī)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(jìn)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。先進(jìn)金屬材料行業(yè)的周期性及區(qū)域性特征（一）先進(jìn)金屬材料行業(yè)周期性高溫及高性能合金和特種不銹鋼應(yīng)用于航空航天、核工程、燃?xì)廨啓C(jī)及汽輪機(jī)、石油化工等國民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域。行業(yè)與宏觀經(jīng)濟(jì)關(guān)系波動相關(guān)，受單一行業(yè)的影響較小。其中特種不銹鋼產(chǎn)品主要應(yīng)用于石油化工行業(yè)。國際油氣價(jià)格的大幅波動將影響油氣開采及石油制品的需求，相關(guān)業(yè)務(wù)可能因石油天然氣價(jià)格大幅波動而呈現(xiàn)出一定的周期性。（二）先進(jìn)金屬材料行業(yè)區(qū)域性高溫合金行業(yè)不存在明顯的區(qū)域性；耐蝕合金及特種不銹鋼行業(yè)具有一定的區(qū)域性，主要集中在華東地區(qū)，主要因?yàn)殚L三角地區(qū)是我國耐蝕合金及不銹鋼加工與流通的核心區(qū)域，聚集了一批新型高端材料生產(chǎn)廠商。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(dá)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(jì)，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(dá)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(fù)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(xiàng)增長至1060項(xiàng)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(xiàng)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(xì)分市場分別占比19%和6%。高溫合金行業(yè)競爭格局高溫合金應(yīng)用于國家重點(diǎn)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(xué)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)展趨勢19世紀(jì)80年代美國貝塞麥發(fā)明煉鋼用轉(zhuǎn)爐，標(biāo)志著世界鋼鐵時(shí)代的開啟。世界鋼鐵行業(yè)隨著上百年的發(fā)展，鋼鐵行業(yè)的主要生產(chǎn)國先后由美國轉(zhuǎn)變?yōu)槿毡?，現(xiàn)在轉(zhuǎn)變到中國。全球鋼鐵行業(yè)粗鋼產(chǎn)量也由整個(gè)19世紀(jì)的2600萬噸增長到2020年1年的產(chǎn)量近20億噸。世界鋼鐵行業(yè)由初創(chuàng)期、成長期逐步走向了成熟期。我國鋼鐵行業(yè)起步較晚，1890年張之洞創(chuàng)辦的漢陽鋼鐵廠是中國鋼鐵行業(yè)的前身。新中國成立后，我國鋼鐵行業(yè)有了長足發(fā)展。2020年中國粗鋼產(chǎn)量首次突破10億噸。中國粗鋼產(chǎn)量已經(jīng)占到世界粗鋼總產(chǎn)量的一半以上。世界各國對特殊鋼尚無統(tǒng)一的概念和定義，要在特殊鋼和普通鋼間劃分明確的界線更難。一般認(rèn)為特殊鋼是具有特殊成分、特殊生產(chǎn)工藝、具有特殊的組織和性能，能夠滿足特殊需要的