2021年高温合金材料行业西部超导分析报告

正文目录 7 1.2国内顶尖的军工类材料伙伴 2高端钛合金：短期业绩爆发点 2.1大规格铸锭熔炼、棒丝材加工工艺均达国内顶级 2.2战机的更新换代、发动机国产替换催生万吨需求 2.3商飞交付点在即、粉末冶金金属粉或创万吨增量 3超导材料：市场开拓关键期 30 3.2医疗设备领域创百亿空间，国内大科学项目纷纷落地 4.1三联熔炼、锻造工艺均达国内领先 4.3助力商飞、下沉汽车引发无限遐想 5.1收入利润分析：营收迈入快车道 6.1盈利预测 6.2公司估值 风险提示 图表目录图表1西部超导关键指标分析 8图表3西部超导近五年存货及原材料 图表4西部超导发展历程 9图表5西部超导股权结构 9图表6西部超导产品结构及业绩驱动因素 图表7西部超导近五年营业情况 图表8西部超导近五年各类业务收入情况 图表9西部超导产品所用核心设备、主要产品及主要产品所用关键工艺 图表14钛合金流程示意图及公司技术领先环节 图表16西部超导大规格钛合金熔炼设备辅助模块及所属专利 图表18西部超导高端钛合金棒丝材改性工艺及改性后效果 图表20专利视角看西部超导高端钛合金产品应用行业对钛合金的需求 图表21西部超导近五年高端钛合金专利侧重方向 图表22钛合金与碳钢、铝合金及镁合金性能对比 图表24飞机减重1磅的经济效益(万美元) 2图表25美国战机、轰炸机及运输机钛合金用量情况(%) 2图表26军用飞机机体结构高端钛合金需求 2 图表28军用飞机发动机高端钛合金需求 图表29近六年航空航天钛材销量及占比 图表302019年国内航空航天钛材市场竞争格局 图表31高端钛合金产业链 图表32我国主要军用高端钛合金企业全方位对比 25图表33武器装备科研生产及材料配套流程 26图表34西部超导民用高端钛合金未来可能发展趋势 图表35西部超导商用航空部分合作项目 图表37粉末冶金工艺流程示意图 29图表39西部超导钛合金粉末制备工艺储备情况 29图表40钛合金粉末主要厂商特点对比 图表412020-2025年金属粉末材料产值预测(亿元) 图表422018年中国金属粉末材料的市场结构 图表44超导材料分类及西部超导产品主要应用 图表46公司超导产品功能性辅助设备所属专利及达到的效果 图表47公司超导材料独家制备工艺 图表492020年我国医疗机构对1.5T及以上超导磁共振设备的规划数量(台) 36图表50质子重离子治疗非小细胞肺癌患者的生存率比较 37图表51全球各国质子重离子治疗中心数量(截止2021年5月23日) 38图表53西部超导各类超导产品利润率 40图表55西部超导高温合金熔炼设备、锻造设备及辅助性模块 图表56西部超导高温合金主要熔炼设备及其他熔炼方式用设备性能对比 图表58西部超导主要高温合金改性工艺及新型高温合金制备方法 图表59同一温度下，压力越大发动力效率越高 图表60效率相同情况该，发动机温度越高，推力越大 44图表62西部超导IPO募资项目高温合金牌号、产能及应用情况 图表63高温合金在我国军用飞机发动机的应用 图表64军用飞机发动机高温合金需求 图表66我国主要军用变形高温合金生产企业技术路线对比 图表67我国主要军用变形高温合金企业产能建设情况 图表68我国主要军用粉末高温合金生产企业技术路线对比 图表69西部超导民用高温合金未来可能的发展趋势 50 图表72汽车涡轮盘高温合金发展轨迹 图表73汽车涡轮盘增压器高温合金需求 图表74近五年营业收入及同比增速(亿元，%) 图表75近五年归母净利润及同比增速(亿元，%) 图表76近五年收入结构 53 图表78原材料成本占比最高 图表79近五年营业成本各业务占比 图表80西部超导主要供货商产能及扩产计划 54 图表832019年-2023年公司业绩拆分及盈利预测 图表84公司高端钛合金业务可比公司估值 图表85公司超导材料可比公司估值 1高端金属材料成型工艺领军者图表1西部超导关键指标分析0■木来五年发动机累计离求量(吨)短期看军用■高端钛合金材料收入(亿元)■高端钛合金材料收入(亿元)高高端钛合金9进军高端钛合金粉末领域100海绵钛80元/Kg40100海绵钛80元/Kg40入股朝阳金达及供应商扩产，预20计维持德定0品价格存在降幅5%的2017/11/32018/11/32019/11/32020/11/32021量产型号的钛合金产军品销售顿占比提升，带动均价提升2019A2020A2021E万元/吨产量及销量市场空间产量及销量市场空间10713台规划的1.5T及以上超导磁共振设备1400超导产品收入(亿元)超导产品收入(亿元)2025年ITER项目正式点火后，若成功，国200内大科学项目进度可能会加速15%长期0万元/吨15%长期0万元/吨2021年确认6%超导产品■销量(吨)■产能(吨)2019A2020A2021E2022E2023E毛利率市场空间产量及销量■未来五年累计需求量(吨)00EQ\*jc3\*hps15\o\al(\s\up3(2),s)短期看军用发动机看商飞发动机0%长期看能否应用在新一代发动机■高温合金收入(万元)高温合金至21.16亿元，是前四年均值的两倍之多，进一步验证了十四五期间军工35%至10.25亿元，2020年亦增长11%至11.39亿元，折射出十四五期间军亿元，2020年增幅继续扩大，增速达到25%至2.18亿元，侧面验证出军工应收账款(亿元)应收账款(亿元)20.002016201720182019存货-原材料(亿元)存货-原材料同比增速(%)08.006.004.002.00存货(亿元)一存货同比增速(%)201620西部超导材料科技股份有限公司2003年成立于西安经济技术开发区，公司主要从事高端钛合金材料、高性能高温合金材料、超导材料的研发、生产和销售，是我国航空用钛合金棒丝材的主要研发生产基地，是目前国内实现超导线材商业化生产公司于2019年7月22日在上海证交所科创板上市(股票代码：688122)。图表4西部超导发展历程高端装备用特种钛合金材高端装备用特种钛合金材料产业化生产线建成投产，建成后总产能达4950吨2003年2月2009年2月20011年11月20014年12月20017年12月20019年7月2004年11月20010年12月20012年7月2015年9月20018年12月2019年7月22日，西部超导在上交所科创板上市，股票代码为：《航空用特种钛合金扩能技改项目》正式开工建设超导材料制备国家工程实验室，陕西省航空材料工程实验室落户西部超导签订国际热核聚变实验堆用超导股线合同。公司正式在新三板挂牌。证券简称：西部超导证券代码：831628高性能高温合金材料产业化生产线建成投产，建成产能2000吨(NbTi)合金超导材料》项目正式投产西部超导材料科技有限公司在西安正式成立公司整体改制为西部超导材料科技股份有限公司公司荣获“国家科学技术进步奖二等奖”公司实际控制人为陕西省财政厅，第一大股东西北有色金属研究院持有22.67%股份。公司下设1家全资子公司和4家控股子公司：全资子公司西燕超导主要从事与超导科学技术相关的应用技术，特别是超导电子技术、弱场探测技术和量子信息技术的研究和开发；控股子公司聚能磁体聚焦于超导磁体高端装备制造业；控股子公司聚能装备致力于稀有难熔金属冶金装备及后续冷热加工设备的研制；控股子公司聚能高合主要从事高性能高温合金材料的研发、生产和销售；控股子公司九州生物主要从事生物医用材料的研制、开发、生产和销售。图表5西部超导股权结构图表5西部超导股权结构司公司制造业西安天汇深圳市创50成份交易型(有限合伙)(有限合伙)金投资集团司其中钛合金产品收入17.83亿元，较上年增加5.82亿元，同比增长48.53%,主要原因是军工销售额增长；超导产品收入1.95亿元，较上年增加5074.20万元，同比增长35.30%,其中MRI超导收入增加4302.65万元，同比增长45.25%;高性能高温合金产品收入3,423.99万元，较上年增加2402.95万元，同比增长235.34%。实现归属母公司净利润3.71亿元，同比增长134.31%,主要原因为高端钛合金市场需求旺盛、产品结构持续改善、年度原材料平均采购价格略有下降、规模效应初现等因2020年产量(吨)高端钛合金1:下游市场需求2:新产品研发进度超导材料市场开拓进度高性能高温合金1:产能建设2:新牌号研发进度=归母净利润(亿元)—归母净利润同比(%)=归母净利润(亿元)—归母净利润同比(%)0营业收入(亿元)一营业收入同比(%)502015201650工艺及高端设备制造等技术储备，为公司打造了宽阔的护城河。损伤容限钛合金制备技术易偏析钛合金大规格铸锭的熔炼技术高纯净度高温合金熔炼控制技术高温合金动态渣系控制技术NbTi合金真空自耗熔炼大规格钛合金棒材、锻坯锻造技术性及批次稳定性控制技术高均匀性高温合金棒材锻造技术高温合金铸锭开坯锻造技术等离子旋转电极制粉技术丝材的加工及表面涂层制备技术棒材及锻坯探伤检测技术内锡法、青钢法Nb3Sn大坯料制备技术钛合金技术标准内控体系和量化的产品质量高温合金量化过程控制体系全流程高温合金制备工艺数值模拟技术真空感应炉真空提壳炉保护气氛电大吨位快假航空级金属粉末浸轮坯制备设备材制备设备高端钛合金高温合金超导材料熔炼工艺造工艺检测工艺数字制造工艺真空自中关重王艺核心设备打印公司主要产品包括钛合金棒材、丝材、异型材、高温合金棒材；铌钛(NbTi)医疗器械等高端装备。其中，钛材主要用于生产航空锻件(包括飞机结构件、紧固图表10西部超导在军用飞机产业链中所处位置原材社原村料军机制造原材社原村料军机制造流程军机高端钛合金高温合金高端钛合金总装西部超导机制造全状态全状态部队试训研究论证以部队实训部队实训图表11西部超导在商用飞机产业链中所处位置机载机载结构民机流程以举例高温合金高端钛合金立项论证民机流程交付可行性评审工程制造原材料原材料总装造图表12西部超导在飞机发动机产业链中所处位置≈5年≈5年程程系统件发动机西部超导机研制流时间周期≈13年≈6年≈6年原材料客户名称产品最终去向元，含税)开始合作时间中国航空工业集团下属公司中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司西安三角防务股份有限公司沈阳汉恒润经贸有限公司等关联公司飞机主机厂以及航空发动机主机厂2006年2012年2012年2010年江西航钛航天材料有限公司江西景航航空锻铸有限公司2018年中国船舶重工集团下属公司船舶总装厂2008年2高端钛合金：短期业绩爆发点设备及工艺是新材料企业唯一的竞争力，西部超导从两大方面构建其阿尔法属性，图表14钛合金流程示意图及公司技术领先环节1:大量钛合金熔炼数据2:自有数值模拟软件2:棒丝材加工工艺参数(1)立足于过去发展及现在开拓市场，基于大规格钛合金成分易偏析、熔炼成本高、丝棒材加工抗力大等问题，公司通过承接课题的方式“对症下药”革新设备，不断开发与大规格钛合金熔炼工艺相匹配的模块，同时打磨棒丝材加工工艺，并申请了上百项独家专利，铸就了高大的护城墙。●熔炼设备及合金设计方面，公司致力于更好控制大规格铸锭成分及熔炼成本公司选用可多次熔炼、具有精确电极称重系统、功率效率高及灵活度高的真空自耗电弧炉熔炼法作为钛合金主打熔炼方式。2007年公司第一台1吨真空自耗电弧炉成功投产应用，2011年实现国内首台带大电流可切换电源装置的8吨双炉室真空自耗电弧炉自耗电弧炉。图表15西部超导大规格钛合金熔炼设备选择及数量设备设备选择传统方法缺点缺点缺点真空自设各数量熔炼设备2台ALD生产的8T真空自耗电弧炉+小型真空自耗电弧炉+4图表16西部超导大规格钛合金熔炼设备辅助模块及所属专利偏析陷出了越来越高的要求。针对上述需求，公司从最擅长的锻铸工艺出发，不断革新技术，突破了均匀化控制技术及棒、丝材和锻坯均匀化图表17西部超导提升高端钛合金棒丝材性能的方式数字模拟性能段新工艺原牌号主要工艺所属专利号主要工艺所属专利名称一种TA5_A合金大尺寸环坯的制备方法变形量足够的环坯一种低温用TA7_DT钛合金棒材的制备方法组织均匀，减少缺陷一种大规格TA15钛合金异性锻坯的锻造方法突破了大规格异性锻坯的组织性能均匀性和稳定性控制一种TA24-1合金直条焊丝的制备方法成本低一种TB9钛合金丝棒材及其轧制方法加工塑性好1:一种短流程低成本TC4类钛合金成品棒材的制备方法1:加工后的棒材组织满足ETTC2A6,屈服强度≥830MPa,延伸率达到15%,断面收缩2:一种提高大规格钛合金铸锭成分均匀性的制备方法率达到35%2:组织均匀的大吨位铸锭一种TC6钛合金六方棒的轧制方法组织均匀、稳定性高叶片用高均匀TC11合金棒材的制备方法组织高度均匀化，减少缺陷一种冷镦用TC16合金盘圆丝材的制备方法批次化生产性能稳定1:一种TC18钛合金小规格棒2:一种提高TC18钛合金棒材组织均匀性的锻造方法1:优化的组织成分2:锻造成品率提高至96%一种TC20钛合金细晶棒材的制备方法组织细小，提升力学性能一种Ti6A14V钛合金细晶棒材的制备方法组织细小，提升力学性能一种高均匀Ti632211钛合金板材的锻造方法优异的组织均匀性一种Ti6242钛合金大规格棒材的制备方法力学性能达标一种Ti6321钛合金铸锭熔炼补缩方法成品率高一种超大规格Ti75钛合金饼坯的锻造方法2.5T级别到8T级别，组织均匀性依然良好一种高均匀TI-15Mo钛合金棒坯的制备方法破碎的加工态组织1:一种Ti6AI7Nb钛合金铸锭的制备方法2:一种Ti6A17Nb钛合金细晶组织细小、力学性能达标一种两相Ti-AI-Zr-Mo-V钛合加工塑性好发动机用耐高温钛合金大规格棒材的锻造方法降低加工过程中的变形速率和变形量一种难变形阻燃钛合金板材的制备方法热加工性能好新牌号工艺所属专利号工艺所属专利名称达到的新功能一种增强增韧亚稳β钛合金及其制备方法强度、塑性及韧性综合匹配好一种WSTi1400超高强度钛合金及其制备方法设计强度大于1400MPa断裂韧性大于55MPa/m2一种WSTi64311SC耐热钛合金及其制备方偏析少、组织成分均匀一种WSTi2815SC阻燃钛合金及其制备方法成分均匀一种航空用热强钛合金铸锭及其制备方法工艺塑性好格钛合金铸锭及其制法成分均匀，偏析少一种WSTi45561超高强度钛合金及其制备方法成分均匀、偏析少一种航空液压管用高均匀法成分均匀，杂质元素含量偏差在0.01%wt以内一种控制大规格TC4-DT钛合金铸锭凝固组织的方法铸锭凝固组织细小一种TC8钛合金铸锭的熔炼方法元素控制更精确，无偏西一种TC21钛合金大规格铸锭的制备方法：抗拉强度≥1100MPa,屈服强度≥1000MPa,延伸率≥6%,断面法及其铸锭成品率高、匀速分布均匀成本降低40%、液氢温度下依然保持10%以上延伸率一种1500MPa级钛合金棒抗拉强度达到1600MPa,设计使用强度在1500MPa一种高强韧钛合金及其制高强、高韧、高模、可焊、可在中温区使用的损伤容限型要求一种制备大规格Ti-1023棒材探伤和性能均达到宇航技术标准要求一种超大规格Ti80钛合金锻坯的锻造方法一种Ti35钛合金铸锭的制备方法1:与TC4相比，塑性提高3%-5%2:4T级别到10T级别，组织均匀性依然良好组织均匀性好、成品率高的大规格铸锭出了高强度高韧性、大吨位成分稳定、耐高温及耐腐蚀(多盐、酸/碱性溶液)的需织及成分，并致力提升8吨级乃至更高吨位的大铸锭的熔炼稳定性，一方面则通过工艺改进直接改进高端钛合金的塑性、强度，以期全方面增益综合性能，扩展钛合金应用生产环境，上述技术均已形成了独家专利。53985592提高强度成分均匀改善组织大规格铸锭提高塑性53985592航空航天海洋工程核电医疗图表21西部超导近五年高端钛合金专利侧重方向提高强度改善成分改善组织大规格铸锭2016201720182.2战机的更新换代、发动机国产替换催生万吨需求相比于铝合金、钢铁及镁合金，钛合金更适应更高的温度(200-500℃)和腐蚀严重(多盐、酸碱)的生产环境，因而在航空航天、海洋、核电、化工、医疗等行业具有广阔的应用场景。钛合金一般分为三类：热强性好、可焊性能优异的α型合金、室温强度高、成型强度高的β型合金及客热加工、热处理大范围优化组织和性能的a+β型合金，相较碳钢、铝合金及镁合金而言，钛合金在要求高强度、高温 (200-500℃)和腐蚀严重(多盐、酸碱)的生产环境中是最佳选择。图表22钛合金与碳钢、铝合金及镁合金性能对比耐温性能耐腐蚀性能抗拉强度(MPa)1:表面有致密氧化层2:防中子辐射碳钢弱酸及碱液中容易脆裂对cl极度敏感，不耐酸碱盐环境表面有氧化层，但不致密四代机(J20)及新型运输机(Y20)中占比均超过20%,未来高端钛合金的需求将有牌号应用部位规格性能优势低温结构件φ85-100mm棒材焊接性能好//框、梁φ920mm棒材良好的室温强度和高温强度//冷热加工性能和良好的焊接性能/舰船焊接料φ2～3mm棒材酸性溶液耐蚀性能高//铆钉、弹簧、丝棒材良好的冷加工成形性//空结航空结构件φ720mm棒材密度低、强度高//新型飞机结构件φ250~650mm棒材高塑韧性、焊接性能好、长使用/寿命/螺栓、航空铆钉丝材塑性好//飞机、航天器结构件，棒材φ40mm~φ100mm棒材//起落架φ550mm棒材强度1250MPa时//国外同类产品为室温下塑性好、成本低//高强高韧损伤容限型航空航天结构件φ690mm棒材密度低、强度高/先进战机结构件棒材件、发动机中等室温强度、战斗部壳体焊接性能材料飞机框梁及发动机φ45-55mm棒材设计使用强度达到1500MPa镍基合金大型宽体飞机整框、发φ720-920mm棒材，5动机风扇鼓吨级、8吨级大型铸高损伤容限桶及海洋深锭潜器外壳大尺寸航空结构件φ280-720mm棒材强度大于1400Mpa,断裂韧性大/于55MPa/m²/航空航天紧固件、起落φ280～720mm棒材架及挂架大尺寸航空结构件丝棒材高强度、高断裂韧度航空发动机TC6叶片、转动六方棒高温下寿命高400-450/件及紧固件航空发动机压气机φ640～720mm棒材高温下热稳定性能高航空发动机叶片精锻件高温下比强度高500/发动机钛合高的断裂韧性和件、框架率WS13发动TC25机高压压气φ500-920mm棒材热强性好500-550/机盘和机匣用功能材料680、720mm棒材室温塑性好、抗燃烧性能//发动机高压压气机机匣板材/航空发动机叶片高/航空发动机叶片φ560-720mm棒材/航空发动机叶片、盘件φ200-300mm棒材及离心叶轮以上船舶、舰船大尺寸环坯机械部件、兵器良好的焊接性能及耐腐蚀性能/体、高压器、焊接结构件高冲击韧性、高的可焊接性能/舰船压力容器、耐压壳体、环类及轴类等8吨级别耐高温耐腐蚀耐氢脆船舰、水下5吨级别潜艇和海底管路耐腐蚀性能好、可焊接性能高理模拟料液抗腐蚀性能好//外科植入φ8-15mm棒材良好生物相容性/髓内针、骨钉、关节柄丝材、棒材等外科植入整形、创伤、生物相容性好//脊柱、齿科、棒丝材、线材心血管等/资料来源：中国知识产权局，华安证券研究所整理钛合金在军用飞机机体中用量已达25%以上。根据国际航协的数据，燃油成本大约占航空总成本的26%,而在国内部分民用航空公司，燃油成本甚至要占到40%。机体结构材料每减轻一磅，便可带来近百万美元的经济效率，因此低密度就成为飞F22及F35)、军用轰炸机(B1、B2)钛合金用图表24飞机减重1磅的经济效益(万美元)直升机 C5(1970年) B2(1991年) F35(2006年)F22(1989年)F18(1978年)F16(1976年)资料来源：《航空材料技术》,《航空航天材料》,华安证券资料来源：《航空材料技术》,《航空航天材料》,华安证券研需求量至少为2.4万吨：√关键假设1:考虑到Worldairforce的统计口径中将J15/J16与其他机√关键假设2:四代机(J20)及新型运输机(Y20)列装时间较晚，故其增分类高端钛合金占比单机身高端钛合金用量未来五年累计新增数量测算(架)未来五年增量飞机机体结构高端钛合金累计用量(t)合计机均不用钛，1978年开始研制的涡喷13发动机的钛用量达到13%,2002年设计定型2√关键假设1:根据新浪军事网新闻，俄罗斯发动机寿命大约在1200小时左可测算更换发动机的周期大约是5年；√关键假设2:根据图南股份招股书披露，现有及新增军用飞机单发和双发数量比例为1:1,因此五年内考虑更换、备用等因素，未来5年内，新增飞机每架发动机需求数量为5.5台，存量飞机发动机每架需求数量为1.5√关键假设3:根据图南股份招股书数据测算，现代发动机的高温合金平均用量约为2.5吨/台，可推测钛合金平均用量约为1.5吨/台。√关键假设4:每一类飞机增量取其过去五年复合增速计算。高端钛合金累计用量(t)3333300合计材销量为12600吨，按销量计算，西部超导的市场份额为21%,相较2017年的20.2%图表29近六年航空航天钛材销量及占比图表302019年国内航空航天钛材市场竞争格局■航空航天钛材销量(吨)——航天钛材销量占比0资料来源：有色金属工业协会，华安证券研究所资料来源：有色金属工业协会，华安证券研究所西部超导位于高端钛合金加工领域，产品质量要求极高，工艺及设备需要大量时间积累，因而壁垒极高，国内仅有少数玩家，但特点鲜明，细分领域几无直接竞争关系。2008年以来中国钛材的需求总体上呈上升趋势，2011年钛材市场达到阶段性高点，其后国内钛材需求开始下滑，中国钛工业出现结构性产能过剩，民用中低端钛材产能严重过剩，航空用高端钛材供不应求，供应商集中度高。西部超导主要产品为高端钛加工件，该领域的主要竞争对手为宝钛股份、金天钛业及西部材料。图表31高端钛合金产业链上游上游钛钛白粉钛铁矿、金红石高钛渣四氯化钛件海绵钛注：深蓝色为西部超导所处位置资料来源：前瞻产业研究院，华安证券研究所随着IPO募投购买的2台8吨真空自耗电弧炉(控制模块吸收自有的多项工艺控制要求，为保持钛合金真空熔炼技术的先进性提供了保障)及2020年高端装备用特种钛合金材料产业化项目竣工逐渐释放产能，西部超导将在国内领先的设备及工艺技术之上再修筑一道产能优势，进而冲击高温钛合金细分领域龙头地位。新一代战机、运输机、航空发动机民用航空民用航空、军用航空主要产品先进战斗机结构件、新型发动机结构件紧固件TC4:飞机机身TA5:船舰TC11:运输机起落架器TA6、TC4:新一代高性能新型战斗机、导弹形态棒材、丝材全谱系钛及钛合金薄板、中厚板钛薄板、钛厚板真空自耗电弧、快锻机、精锻机、黑色及有色金属线棒材精整装备二十辊冷轧机、真空自耗路、快锻机、自由锻“钛一钢联合”生产模式，依托钢厂设备真空自耗炉、板材轧机、轧管机4950吨高端钛合金23898吨15000吨6000吨高端装备用特种钛合金材料产业化项目2020年4月竣工，产能完全释放后增加1300吨产能(1)高品质钛锭、管材、型材生产线建设项目，达产后，年新增钛及钛合金锭总产能10,000吨、钛合金管材产能290吨、钛合金型材产能100吨；(2)宇航级宽幅钛合金板材、带材、箔材生产线，达产后新增板材产能1500吨/年、带材产能5000吨/年、箔材产能500吨/年。/高性能低成本钛合金生产线技术改造项目，达产后将具备3000吨军品钛材、7000吨民品钛材产能资料来源：各公司官网、公告，各中国知识产权局，华安证券研究所证、参与预研，到正式实现规模生产和批量供应，需要至少6-7年时间。此外，军能指标(满足设计要求前提下择优)因素。会随意更换性能更好的原料。图表33武器装备科研生产及材料配套流程武器装备科研生产及材料配套流程武器装备科研生产及材料配套流程方案论证工程研制生产定型设计定型单批量生产立项论证西部超导一方面不断与商飞开展课题研究，寻求扩大现有产品的应用领域，一方面选择与参股公司西安欧中合作，研发可用于制作金属粉末的钛合金棒材的工艺，同时通过子公司西安九洲进行市场开拓以搜集市场需求，未来西部超导有望成为高端钛粉领域原材料及钛粉制备主要供货商。图表34西部超导民用高端钛合金未来可能发展趋势与商飞开展与商飞开展航空钛合金粉末末冶金航空增材制造医疗器械金注射成形汽车工业注：蓝色表示公司已布局项目1商用航空发动机用钛合金棒材研制基于适航要求和我国商用航空发动机的型号要研制压气机、风扇、鼓筒用Ti6242、Ti6AI4V钛合金大规格棒材和叶片用Ti6AI4V钛合金小规格棒材Ti6242、Ti6AI4V钛合金大规格棒材工艺通过了工艺评审，Ti6AI4V钛合金小规格棒材进行工艺试制和验证钛合金棒材取得商用航空发动机型号供货资格，产品质量达到国际领先水平，实现批量化供货全流程控制《陕西省重点研发计划项目合同书》(项目编号：的国产钛合2018ZDXM-GY-140)、《中国商用飞机有限责任公2金锻件在大司上海飞机设计研究院与西部超导材料股份有限型客机上的公司关于全流程控制的国产钛合金锻件在大型客工程化应用机上的工程化应用之参研合作合同》资料来源：公司公告，华安证券研究所已完成公司为国产大客机研发满足适航性要求的钛合金锻坯2020年3月1日，国产大飞机C919在全球的首个正式购机合同签署，东航将成同，东航首批引进5架C919客机，商飞将力争2021年年内交付首架。基于到根据√关键假设1:根据图南股份招股书披露，平均每架民航飞机配备3台发动√关键假设2:根据图南股份招股书数据测算，现代发动机的高温合金平均用量约为2.5吨/台，可推测钛合金平均用量约为1.5吨/台。占比单机高端钛含量(吨单机发动机高端钛用量(金累计用量(吨)/架)/架)来的技术制高点。高性能难加工的金属大型复杂构件的激光直接制造有很多优势。是该技术发展的基础与保障。只有提升材料工艺，利用粉末冶金技术生产高性能、合金/金属合金/金属后续处理/无损检测场低端金属粉：国内公司占据部分率竞争格局金属粉末制备粉末冶金制品毛利率资料来源：头豹研究院，华安证券研究所所需原料等离子旋转电极雾化钛棒好低低粒度粗，分布窄气雾法海绵钛/钛合金较好较高高粒度较细，分布宽氢化脱氢无需求差高高粒度细，分布宽注：土黄色为西部超导所用工艺成果分类技术名称工艺辅助设备1:粉末筛分设备2:静电除杂设备3:粉末混合设备1:一种旋转电极制粉设备及其气体冷却循环系统2:一种用于旋转电极制备难熔金属粉末的高效加热解决了难熔金属粉末制备以及由于冷却不足导致粉末制备过程产生团粒粉的问题降低生产成本实现了对难熔金属的粉末制备专利装置3:一种金属粉末除气、装套、钳封一体化设备4:一种用于电弧打印增材制造过程的冷却装置实现粉末在包套中高密度振实电弧打印增材制造过程简便快捷高效冷却文章末熔滴冷却结晶匹配提高氦气的比例，有效减少雾化室直径√竞争格局方面，粉末冶金对粉末材料各项指标要求很高，目前我国70%以上的图表40钛合金粉末主要厂商特点对比西安中欧(西部超导参股公司)中航迈特英纳特主要牌号1:常用钛合金Ti6AI4VELI、TC11、2:高强钛合金、Ti2AINb、TiAI、等离子旋转电极雾化液态金属雾化-近净成形技术射频等离子等离子旋转电极雾化、水雾法粉末粒径/均复合增速，到2025年产值规模将达到122亿元左右，其中钛合金粉末占比约图表412020-2025年金属粉末材料产值预测(亿元)图表422018年中国金属粉末材料的市场结构其其L尼03超导材料：市场开拓关键期的高温超导体主要包括铋系(BSCCO,Tc约90K-110K,也称为第一代高温超导材料，约90K,YBCO或ReBCO,也称为第二代高温超导材料)。进入21世纪以来，MgB₂(Tc为39K)和铁基超导体(Te最高为55K)相继被发现，成为两种新的具有实际应用潜√零电阻：当温度降至临界温度Tc以下时，其电阻变为零√完全抗磁性：将超导体置于外磁场中时，超导体会表现出完全抗磁性，即把原来处于体内的磁场排挤出去，其内部的磁感应强度为零，人们将此种现象称为“迈斯纳效应”能“穿过”薄绝缘层(量子隧穿),而超导结上并不出现电压应用工程领域应用领域应用原因超导电力电缆高效大容量电力输送超导限流器输电网的安全稳定性超导储能系统电力质量调节和电网稳定性超导电力技术超导变压器高效大容量电力变压器基于零电阻、高密度载流特船舶电力推进性、正常态-超导态转变特力超导发电机大型发电机和同步调相机性及完全抗磁性的电工学应1.粒子物理和核物理类的科学工程用强磁场磁体超导磁体技术3.磁分离技术磁悬浮技术滤波器1.磁悬浮列车2.磁悬浮推进、飞轮、轴承和高精度陀螺仪微波应用与单光子谐振器微波通信基于零电阻的探测延迟线电子学应用电单光子探测器精密测量子量子干涉仪超导芯片结构器件应用超导Qubit高频应用1:脑磁、心磁2:无损检测低能耗超级计算机超导量子计算机基于约瑟夫效应的电子学应用图表44超导材料分类及西部超导产品主要应用达到的效果赖超导质子直线加速器超导磁体等级限流器达到的效果达到的效果达到的效果达到的效果[达到的效果达到的效果达到的效果穿效应完全抗磁性被应用NbTiXb3SnM达到的效果院士张平祥实用化低温和高温超导材料制备技术等研究，带领团队开发出综合性能居国际领先水平的多种实用化超导材料制备技术并实现量产应用国家技术发明二等奖2项、省部级科技一等奖5项，全国创新争先奖周廉在低温铌钛超导材料Nb₃Sn、高温YBCO超导材料、Bi系超导材料和二硼化镁新型超导材料性能研究方面创造了三次世界最高纪录国家发明奖、国家科技进步奖、省部级科技奖21项甘子钊高温超导电性的实验和理论研究“高临界温度超导电性的基础研究”项目的首席科学家赵忠2016年度国家最高科学技术贤以上铁基高温超导体并创造55K纪录奖恒Y系、Bi系高温超导材料，否定了国际上关于高温超导体非公度调制的起因，并提出自己的模型中国科学院自然科学一等奖霍裕平领导和组织了中国核聚变大型超导托克马克国际热核聚变实验堆(ITER)计划中国专家委员会首席科学家产品功能设备所属专利号功能性设备所属专利名称达到的效果超导线材一种超导线材穿管法组装设备实现了超导线材穿管法组装工序的设备半自动组装，大大提高了超导线材穿管法的效率一种超导短样材转角度临界电流测量样品杆在有限的磁体空间内，实现了转角度超导短样垂直场的测量NbTi/Cu超导线材一种消除锡瘤装置及其使用方法彻底消除了镶嵌线材锡瘤缺陷，提高镶嵌线材表面质量磁体一种用于跑道型超导线圈绕制的装置保证超导线材线圈绕制质量超导磁体低温工质浸泡式超导磁体的压力控制装置及控制方法解决了现有控制装置控制安全性差的问题特别是当压力传感器损坏或停止工作时能够使低温超导磁体能够长期稳定可靠地工作体一种MRI用WIC超导线材镶嵌装置相比于现有的超导线材镶嵌装置具有结构简单、运行稳定、锡液氧化量少、生产效率高等优点，并且其镶嵌的超导线材质量好、成品率高，从而加快了中国超导材料的产业化磁拉单晶技术一种传导冷却闭环马鞍形磁控拉单晶超导磁体装置磁拉单晶技术的大型超导强磁体装置MRI用超导磁体一种超导线材铜超比测试设备本发明相比于现有Cu/Sc测试方法中的化学测试时完全无损测试的特点，并且本发明能够实现超导线材铜超比的不间断测试，大大提高了超导线材铜超比检测效率，适合工业化生产与运用加速器磁体一种超导电缆的制作方法及装置避免因为多线引起的形状、尺寸、间隙等诸多问题，提高超导电缆质量，保证线圈要求一种用于异形腔体内的磁场精密测量装置实现偏转磁场型磁体的磁场精确测量√低温超导线材方面，公司产品是多芯复合线材，通常芯丝直径在10-⁵~10-⁸从国外获得。√高温超导材料方面，公司侧重Bi系和MgB₂的研发和产业化，目前已掌握上述材料核心制备技术，未来将突破并引领上述材料在智能电网、快脉冲加速器、风电等领域的运用。√超导磁体方面，自主研发的MCZ磁体已实现批量出口，高性能加速器磁体在兰州重离子加速器、ADS加速器、上海光源、美国能源部稀有同位素加速器项目实现批量应用；研制世界首台500kV高电压等级超导限流器用大型高温超导磁体并通过电网全面测试评价。图表47公司超导材料独家制备工艺超导材料内锡法青铜法绕卷法粉末法热镀锡法改进粉末装管1:多孔钢锭入多孔铜锭中3:通过热等合棒材4:中心钻孔5:拉拔等冷线材前驱体6:对前驱体理，制得成品1:在高锡青铜管2:将坯料的两端3:将坯料在520-650℃下保温60-4:将其进行反复拉伸、退火得到5:与阻隔层材料6:保温后挤压、1:制备由Sn合金落、2:将卷绕组合体装3:进行静液挤压后4:六方CuNbSn亚组5:拉伸制得成品6:热处理，制得成2:将其装入金属复合管带材3:进行热处连接性的2:将其装入金属复合管3:进行热处理，在此过连接性的粉末或纯Nb粉末进行混合并均匀搅拌2:制得的NbTi/Ti或NbTi/Nb粉末装入多入不锈钢包套中，并3:热等静压，获得4:挤压获得NbTi/Cu5:拉伸机上进行多道次拉拔，制得1:低铜比NbTi/Cu多芯2:将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导团线和加工的大R角异型钢冷却3:将冷却至室温的低线通过异型模具复合到4:将异型线材进行团形模具拉伸，即制得铜比不小于6:1的高钢比用银堵头将两端封堵起2:制成威面为六方形的六方亚组元3:多道次的拉拔加工整形，制成截面为六边4:将密排好的六方多芯线和六方纯银线插入横截面为团形的银合金管包套中进行二次组装产品产品应用领域未来产品性能改进方向近期专利用于10T以上高场超导磁体应用最主要的材料之一，已在高能粒子加速器、核磁共振谱仪(NMR)、以及磁约束核聚变(ITER)1:晶粒越细，超导性能越好2:线材热处理过程中，热处理温度越高，晶粒生长越快；而热处理温度过低，会造成Nb/Sn扩散反应速度慢3:热处理时间过长，但是较低的热处理温度和较短的热处理时间，会造成Nb芯丝中心存在未反应的Nb,导致超导线材性能较低4:超导相含量以及晶界钉扎中心的密度影响Nb3Sn超导线材临界电流密度SnCu合金棒材中超导相晶粒尺寸从常规的20~ 40μm降低到2～3μm,提高超导线材制备成品率及线材加工性能最终提高了Nb₃Sn超导提高了线材加工的成品率效提高Nb₃Sn股线的绞缆可靠性低预反应生成的Nb₃Sn线材临界电流较高制冷机工作温度下医疗核磁共振成像仪(MRI)用超导磁体，在MW级风力发电用超导电机以及超导电缆等应用上有着巨大的潜力1:高临界电流密度Nb₃Sn超导线材的Jc在12T,4.2K条件下可以达到2500A/mm²以上2:市场现有Mg粉颗粒粗大，导致加工多芯及长线的过程中存在Mg粉堆积致使包套破裂的问题产生3:粗大的Mg粉在热处理后熔化并向B扩散，导致线材中存在较大的孔洞，从而使得线材的填充率变低，连接性变差，损害其超导性能4:粗大的Mg粉热处理后获得晶粒尺寸较大的MgB₂临界电流密度提升了42.31%,具有更加优异超导性能可提高加热速率，降低能耗，减少氧化，是一种简单易行应用于磁共振成像(MRI)、核磁共振(NMR)、实验室仪器、粒子加速器、电力、扫雷、矿石磁分离、磁悬浮列车、超导储能(SMES)等领域1:市场现有Mg粉颗粒粗大，导致加工多芯及长线的过程中存在Mg粉堆积致使包套破裂的问题产生；2:粗大的Mg粉在热处理后熔化并向B扩散，导致线材中存在较大的孔洞，从而使得线材的填充率变低，连接性变差，损害超导3:粗大的Mg粉热处理后获得晶粒尺寸较大的MgB₂,粗大的MgB2晶粒会降低有效的钉扎中心，导致其在外界磁场下，临界电流衰减很快；4:NbTi/Cu超导线材具有大铜比现有方法制得的CuNb单芯棒组织不均匀，拉伸断线的问题效提高超导线材编织的成品率、表面质量和绝缘耐压性能既能保证超导线材有高的低温载流能力，又能保证超导线材具有一定的耐电压强度获得高RRR值高屈服强度的MRI用NbTi超导线材提高稳定性/基体材料为银，带材的强度很低，在较低的应力作用下，临界电流就会大幅下降，给实际应用带来了限制高Bi2223超导带材的强度，有效拓展该材料的应用范围资料来源：中国知识产权局，华安证券研究所3.2医疗设备领域创百亿空间，国内大科学项目纷纷落地磁共振成像设备(简称MRI设备)主要由以下四部分构成：磁体系统、梯度磁体占MRI系统总成本30%-40%,3.0T磁共振超导磁体占MRI系统总成本的50%-60%。及以上磁共振成像系统保有量将达到10713台，其中2018-2020年间的规划数量合计达5318台，超导线材有望迎来契机。图表492020年我国医疗机构对1.5T及以上超导磁共振设备的规划数量(台)0目前质子治疗平均疗程照射次数为22次，重离子治疗平均为12次。质子重离子放3)肿瘤细胞后面的细胞基本没有损伤。传统放疗射线无法控制射程，而质子射线可运用自动化技术控制其能量释放的方向、部位和射程，可将Bragg峰控制在病灶靶区的边界，实现“定向爆破”。质子刀(n=180)c¹²重离子(n=12)传统放疗(n=1326)速锋刀(n=1326)根据PTCOG官网统计，全球共有103家已运营的质子重离子治疗中心，接受质子重离子治疗的患者数量已超过22万人。截止5月23日，全球共有质子治疗中心98家，重离子治疗中心5家，质子/重离子治疗中心7家。我国共建设有5家，分布在淄博、上海、武威、中国台北和中国高雄，其中上海质子/重离子治疗中心已累计收治779例患者，其中运用重离子治疗351例，重离子+质子治疗363例，同时期重离子治疗患者数跃居全球首位、平均治疗患者数位列全球第三。图表51全球各国质子重离子治疗中心数量(截止2021年5月23日)超导磁体可减轻质子治疗系统近80吨重量，是最具潜力的材料。常温质子回旋加速器重量约200吨，直径约4.5米左右，同步加速器体积要更大一些。超导回旋加速器重量只有50吨-90吨，直径2米～3.2米。常温旋转治疗机架系统至少要100吨以上(100吨～200吨),超导旋转治疗舱系统为20吨左右。国际上目前常见的质子治疗系统为常温加速器配备常温旋转治疗舱(如IBA的常温C235回旋加速器配常温Proteusplus旋转治疗舱)、超导加速器配备常温旋转治疗舱(如IBA的S2C2超导同步回旋加速器配Proteusone旋转治疗舱，PSI/Varian超导回旋加速器配常温旋器配超导旋转治疗舱，常温质子回旋配PronovaSC360超导旋转治疗舱)等方式，尚未有全超导质子治疗系统，这就造成目前质子治疗系统仍具有尺寸大、重量过重以及制造费用太高的问题。超导线圈的使用使得主磁铁电功率仅有50kW,为常温回旋主磁铁的1/4左右，度电流和磁场稳定运行超过8小时以上，满足合肥超导质子回旋加速器治疗系统对城市预计建成时间甘肃2021年质子治疗中心，1家上海2021年质子治疗中心，1家安徽2021年质子治疗中心，1家济南2021年质子治疗中心，1家广州2021年质子治疗中心，2家北京2022年质子治疗中心，1家香港2021年质子治疗中心，1家广州2021年质子治疗中心，1家天津2022年质子治疗中心，1家海南2022年质子治疗中心，1家江苏2022年质子/重离子治疗中心，1家台中2022年质子治疗中心，1家深圳2023年质子治疗中心，1家上海2023年质子治疗中心，1家成都2024年质子治疗中心，1家西安2024年质子治疗中心，1家资料来源：PTCOG,华安证券研究所也将于2021年立项建设。公司自承担ITER项目以来，总计收入近1.5亿元，相较0—ITER用超导线材(%)—MRI用超导线材(%)——NbTi锭棒及其他超导产品(%)——超导磁体(%)一整体利润率(%)201620174高温合金：未来业绩增长点碳化物偏聚等，杂质元素(如硫元素)含量较高且波动大，材料的强度和图表54西部超导高温合金技术领先环节温合金定向凝固铸造高温造高温粉末高温合金及设计合金成分合金成分及设计熔炼熔炼熔炼粉热等静压固实热处理热处理热处理热处理热处理损检测等焊接、无损检测等损检测等焊接、无损检测等焊接、无损检测等高温合金零部件化控制技术，多种设备为国际顶尖图表55西部超导高温合金熔炼设备、锻造设备及辅助性模块大型可逆轧制有效提高材料组织及性能均匀性和批次稳定性。同时缩短生产周期，进而有利于控制成本三联熔炼相关专利和立体式监控系统，可有效提高材料组织及性能时缩短生产周期，生产效率和自动化程度高，降低成本。同类生美国SMC、ATI等主流特钢企业投入使用，生产的GH4169棒材是国际上√另一方面，公司引进利用Meltflow软件对上千炉钛合金真空自耗熔炼模西部超导选用对比项目合金成分成容易取决于母材取决于母材取决于母材取决于母材控容易较难容易容易容易制易挥发元素容易容易氢低取决于母材低低低氧低较高低低低氮低取决于母材低低低纯非金属夹杂洁高，分布不均匀低，分布均匀低，分布均匀低，分布均匀低，分布均匀取决于母材低取决于母材取决于母材取决于母材磷取决于母材脱磷率低取决于母材取决于母材取决于母材金属夹杂低取决于母材低低低表面质量一般好扒皮扒皮好缩孔及切头率较大小较小较小小铸疏松一般低低低低较大低低低低二次枝晶间大小较小较大较大柱状晶发达柱状晶发达自下而上柱状晶柱状晶发达较高低较高高较高设备投资较高低较高高较高资料来源：《航空材料技术》,华安证券研究所“高低高”锻造技术、多向锻造技术、高频锻造技术，成功制备出晶粒度极差2性能类别1、溶质原子：高晶格匹配度和模量错配度，降低层错能；低温强度2、沉淀相：共格、大尺寸、高反相畴界能，高错配度3、晶粒尺寸：小1、溶质原子：高晶格匹配度和模量错配度，低层错能；高温强度2、沉淀相：共格、细小和超细小、高反相畴界能，高错配度3、晶粒尺寸：当小于0.5倍合金绝对温度熔点时，小；当大于0.5倍合金绝对温度熔点时，大；蠕变抗力1、晶体结构：密排结构2、溶质原子：高模量、基体中扩散系数低3、沉淀相：非共格、细小和超细小、高体积分数、高层错能、低错配度4、弥散相：高体积分数、稳定、高警力形状比5、晶粒尺寸：大，柱状晶或单晶6、纤维相：高体积分数、稳定资料来源：《航空材料技术》,华安证券研究所牌号工艺所属专利适用温度达到的效果1:一种GH4780合金坯料和锻件及其制备方法2:一种GH4780合金锻件的热处理方法760℃以下减少冶金缺陷火箭喷嘴GH4738合金及其均匀化方法、760~870℃解决显微偏析造成晶粒组织不均匀、性能稳定性差涡轮盘锻件和燃气轮机改一种GH3039高温合金棒材及棒材的制备方法1000℃以下实现了大棒材的组织均匀航空、航天、航海等各种高温承力部件性1:一种GH4169高温合金自由锻棒坯及其制备方法2:一种高铌GH4169合金棒材的制备方法-253~提高了大棒坯的组织均匀性宇航、核能、石油工业及模具制造新暂无一种新型粉末高温合金及其制备方法750℃以下良好的室温强度、高温强度、高温蠕变性飞机发动机涡轮盘件1:一种镍基高温合金GH4720Li的冶炼工艺元素成分均匀性的方法750℃以下成分控制精确650-750℃高性能压气机、900℃涡轮盘金一种小规格镍基高温合金FGH4097铸锭的冶炼工艺650-750℃减少偏析先进航空发动机的涡轮盘资料来源：公司公告，中国知识产权局，华安证券研究所4.2新机列装、战机换芯激发旺盛需求金属材料中，高强度耐腐蚀的高温合金(超合金)更适应于600℃以上的应用率25率25 5压力比0压力比40.0060.0080.00100.00120.00140.001输出功率(磅)资料来源：《Boyce》,华安证券研究所资料来源：《Boyce》,华安证券研究所响最为显著,根据《Boyce》一书显示，温度每升高100F(55.5℃),功输出增加约燃烧室1:燃烧室壁材料需承受800-900℃的高热疲劳应力和燃气的冲击力变形高温合金、结构钢及不锈钢导向器导向器精密铸造镍基高温合金涡轮叶片涡轮叶片航空发动机1:其所承受温度低于相应导向叶片2::在高速转动时，由于受到气动力和离心力的作用，叶身部分所受应力高达140MPa,叶根部分达280-560MPa精密铸造镍基高温合金1:所占质量最大，是航空发动机上的重要屈服强度转动部件很高、细晶涡轮盘2:一般轮缘为550-750℃,轮心为300℃左右，3:盘件径向的热应力大，特别是盘粒的变形几百千克，且带着叶片旋转，要承受极大温合金的离心力作用涡轮增压器1:工作温度在600℃以上2:抗热冲击性能强3:耐腐蚀性能好镍基高温合金燃气车机涡轮盘1:工作环境需要承受高硫燃气和海水盐分镍基高温的腐蚀合金2:工作寿命要求达到50000-100000小时3:涡轮盘在工作时转数接近10000转/分钟燃料机组、控制棒驱动机构、压力容器、蒸发器以及堆内构高温合金1:承受600-800℃的高温2:需要较高的蠕变强度箭箭火燃烧室1:工作温度在3000-4000℃以上2:20MPa高压3:2500-5000m/s高流速燃气冲刷镍基高温合金发动机涡轮泵1:超低温液氧和燃料的冲刷2:转速高、压力大、密封性要求高K4169及资料来源：中国知识产权局，华安证券研究所公司的高性能镍基高温合金棒材项目产能为高温合金铸锭2600吨/年、棒材2000吨/年，未来还将新增2500吨/年发动机用镍基高温合金棒材和粉末高温合金母合产2,000吨高性能高温合金的生产能力，其主要牌号为GH4169、GH4738、航空发动机和燃气轮机压气机、涡轮等盘类锻件以及叶片等转动部件；√公司IPO募集资金投资项目拟投资50,800.00万元，用于建设产能2,500吨发动机用镍基高温合金棒材和粉末高温合金母合金生产线，其中镍基高温合金棒材1,900吨，粉末高温合金母合金600吨。航空、航天、核能和石化工业中的涡轮盘、环件、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣在650℃以下强度较高，具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化和耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊航空和航天发动机用涡轮盘、导向叶片、燃烧室板材承力件、涡轮转子、导向器、紧固件和高温弹簧在650～950℃范围内，具有较高的拉伸、持久和蠕变强度、抗屈服和抗疲劳性能以及良好的抗氧化性能高温合金GH4738涡轮盘、工作叶片、高温紧固件、火焰筒、轴和涡轮机匣在760℃~870℃具有较高的屈服强度和抗疲劳性能；在870℃以下的燃气涡轮气氛中具有较好的抗氧化性能和抗腐蚀性能200750℃以下航空发动机涡轮盘和涡轮叶片具有较高的高温强度、抗疲劳和抗蠕变性能；具有很好的耐硫腐蚀和抗氧化性能，以及长期组织稳定性。发动机涡轮盘、压气机盘等长寿命重承载零件在550℃~800℃范围内具有高的持久强度和拉伸强度，良好的塑性和综合性能，及长期使用组织稳定粉末资料来源：公司招股书，华安证券研究所涡轮盘和承力环等组织均匀、晶粒细小，及良好的拉伸和持久强度，以及抗疲劳和蠕变性能，同时具有优异的耐腐蚀和抗高温氧化性能先进航空发动机中，高温合金的用量已高达50%以上。提高推重比、降低服役成列装机型高温合金应用部位高温合金环境温度/℃高温合金应用牌号歼-6加力筒体、内外挡流板变形：GH11401、lI级涡轮盘变形：GH4033I、II级涡轮叶片变形：GH4037I、Il级导向叶片铸造：K401歼-7燃气导管、密封片等变形：GH3039涡轮工作叶片变形：GH4037I、II级涡轮盘变形：GH4133B1、Il级导向叶片铸造：K403轰-6I、II级涡轮盘变形：GH2036II、III级涡轮叶片变形：GH40331、I1级涡轮叶片变形：GH4037I、II级导向叶片铸造：K403歼-7Ⅲ涡轮机匣变形：GH2132涡轮工作叶片1、II级涡轮盘变形：GH4049变形：GH4133BI、II级导向叶片铸造：K403(昆仑)歼-81、II级涡轮盘变形：GH4169I、II级导向叶片铸造：K403低压涡轮叶片(秦岭)歼轰-7高低压I、I级涡轮盘变形GH2901高压I级导向叶片铸造K640低压Il级导向叶片铸造K4130歼-10高、低压涡轮盘变形：GH4169高压涡轮盘粉末：FGH4095导向器低压I、1I级导向叶片粉末：MGH4754(峨眉)歼-20加力燃烧器粉末：MGH2756直-9导向器I、II级涡轮盘变形：GH8158变形：GH4500丨级涡轮叶片铸造：DZ422B直-101、lI级涡轮盘变形：GH4169高压涡轮盘粉末：FGH4095高压涡轮叶片铸造：DD403运-12I级导向叶片变形：GH5188II级导向叶片I级涡轮叶片变形：GH5605铸造：DZ422B资料来源：《中国高温合金五十年》,华安证券研究所√关键假设1:根据新浪军事网新闻，俄罗斯发动机寿命大约在1200小时左右，我国发动机研制体系源于苏联，考虑到技术进展，可认为我国发动机寿命稍有提高至1500小时，目前我军飞行训练强度逼近美国300小时/年，可测算更换发动机的周期大约是5年；√关键假设2:根据图南股份招股书披露，现有及新增军用飞机单发和双发数量比例为1:1,因此五年内考虑更换、备用等因素，未来5年内，新增飞机每架发动机需求数量为5.5台，存量飞机发动机每架需求数量为1.5台；√关键假设3:根据图南股份招股书数据测算，现代发动机的高温合金平均用量约为2.5吨/台。√关键假设4:每一类飞机增量取其过去五年复合增速计算。机高温合金累计用量(t)温合金累计用量(t)战斗机特种飞机加油机3333300教练机运输机合计资料来源：资料来源：Worldairforce,图南股份招股书，新浪军事网，华安证券研究所供给端方面，高技术难度及严格的准入资质为高温合金构建了两道坚实的壁垒。西部超导位于高温合金铸锻领域，由于军工体系的高准入标准，目前从事变形高温合金的企业主要有ST抚钢、钢研高纳、图南股份及西部超导，从事粉末高温合金的企业有钢研高纳及西部超导。图表65高温合金产业链叶片涡轮盘向叶片、涡轮叶片注：蓝色为西部超导所处位置资料来源：新材料在线，华安证券研究所温合金单晶高温粉末高温弥散高机汽车涡温合金 (高温合金母温合金Mo等添加元素保护气氛电渣感应熔炼真空自耗变形高原料处理上游公司2020年销量(吨)核心设备2020年销量(吨)核心设备产品形态ST抚钢1:真空感应炉2:真空自耗炉3:气体保护电渣炉大规格超高纯净熔炼技术快锻机大尺寸锻造技术大型锻件快速退火航空发核电棒、涡轮盘钢研高纳1:真空感应炉2:真空自耗炉3:电渣重熔炉4:水平连铸机1:高温合金低1:快锻机偏析冶炼技术2:高温合2:纯净化精炼金等温锻技术造系统1:大型坯料镦锻流变稳定控制技术2:细晶坯料制备技术均匀化退火航空发机图南股份1:真空感应炉3:电渣重熔炉1:原料预处理2:高纯度钙质1:拉丝机坩锅打结与冶2:冷轧管3:复合脱硫1:组织均匀性控制技术2:高精度无缝管材制造技术高温扩散退火航空发燃气轮机及石油化工棒材、丝材西部超导1:真空感应炉2:真空自耗炉3:电渣重熔炉4:Var熔炼模型1:超纯净高温合金材料建设2:全流程高温合金制备工艺数值模拟技术快锻机1:“高低高”锻造技术2:多向锻造技术3:高频锻造技术真空热处理航空发燃气轮机棒材公司变形高温合金方面产能扩建情况ST抚钢图南股份1、《均质高强度大规格高温合金、超高强度钢工程化建设项目》,新增一台30吨真空感应炉和一台30吨真空自耗炉；2、《高温合金、高强钢产业化技术改造项目(1期)》,新增一台12吨真空感应炉和一台200kg真空感应炉及其附属设施，新建四台12吨真空自耗炉和一台6吨真空自耗炉及其附属设施复杂薄壁高温合金结构件建设、超纯净高温合金材料建设，将新增650吨棒材及3300件结构件产能“两机”重大专项用高性能镍基高温合金项目及IPO募集资金投资项目，将新增西部超导2000吨高性能变形高温合金、1900吨镍基高温合金棒材●粉末高温合金领域，西部超导胜在全流程设备均为自主研发目前军用粉末高温合金的企业有钢研高纳及西部超导，西部超导的制粉设备及涡轮盘设备均为自主研发，并成功打破了国外垄断，成为国内拥有该类型设备制造能力的企业，凭借着IPO项目产能的逐步释放，西部超导有望冲击该领域龙头地位。公司(吨)钢研高纳热等静压/西部超导航空级金属粉末涡轮盘坯制备设备真空热处理航空发动机IPO项目新增粉末高温合金母合金600吨产能西部超导一方面继续参与“两机”项目，寻求扩大现有产品的应用领域，继续轮盘增压器机金的需求将激增。2020年3月1日，国产大飞机C919在全球的首个正式购机合同签署，东航将成为全球首家运营C919大型客机的航空公司，按照双方签署的C919大型客机购机合同，东航首批引进5架C919客机，商飞将力争2021年年内交付首部位高温合金牌号涡轮盘变形：GH4169涡轮叶片铸造：K424涡轮转子叶片(950℃以下)铸造：K418涡轮空心叶片、铸造涡轮(1000℃以下)铸造：K419涡轮转子叶片(1000℃以下)铸造：K4002金的需求量约为1.3万吨：√关键假设1:根据图南股份招股书披露，平均每架民航飞机配备3台发动√关键假设2:根据图南股份招股书数据测算，现代发动机的高温合金平均用量约为2.5吨/台，可推测钛合金平均用量约为1.5吨/台。型号订单数(架)存量飞机高温合金累计用量(t)合计能并减少涡轮滞后带来的影响，应减少旋转体的惯性矩(转动惯量),最有效的方法图表72汽车涡轮盘高温合金发展轨迹国外发展途径国内发展途径由于目前铸造过程中形成的缺陷仍对涡轮增压器的工作安全性影响很大，“万金油”变形高温合金GH4169逐渐成为研究热点，近年来已经在汽车领域已开始有所所有限公司曾在2015年申请一项专利“内燃机车用增压器涡轮盘与主轴联接结构”,指出GH4169高温合金可以成为内燃机涡轮盘的可靠材料，重庆市汽车动力系统测试中心在2019年发文对汽车内燃机涡轮盘增压器用GH4169的高温氧化性能进行研究，因而被誉为“万金油”的GH4169高温合金极有可能替代现在的K213、K418、有望成为公司下一个主战场。的均为NEDC工况(NewEuropeanDrivingCycle)