高温合金应用市场广阔，需求前景向好。
航空发动机作为飞机的心脏，由于机械构造高度复杂和精密，被称为“工业制造 皇冠上的明珠”。航空发动机的动力性能很大程度上受热端构件的高温性能影响；高 温合金作为其热端承力构件的主要材料，发展始终受航空发动机性能指标提高要求驱 动。高温合金材料主要用于制造航空发动机燃烧室、涡轮叶片、涡轮盘以及机匣等构 件，目前用量已达发动机重量的 40%～60%。
1.1 军机增量提质并举，“中国心”带动高温合金迅猛发展
国产军用航空发动机高温合金增长需求主要来源于新增军机的扩编、存量军机 的升级换装和国产替代、存量军机的维修换发三方面：
新增扩编
根据英国《World Air Force 2022》报告，我国 2021 年军用飞机数为 3285 架， 相比 2011 年增加 687 架，10 年复合增长率为 2.16%，总量落后于美国和俄罗斯。由 于我国重点型号武器装备已经跨过研制定型阶段，在“十四五”将进入批量列装阶段。 《World Air Force 2021》预计未来 5 年我国军机数量复合增长率为 9.2%，假设该 增速可保持到 2030 年，我国军机有望达到约 7253 架。
假设新增战斗机单发和双发数量比例为 1：3，航空发动机的周转备份比为 0.5， 军用航发高温合金重量占比 50%，成材率为 20%，从 2022 年到 2030 年，我们预计我 国新增国产军用航发所需高温合金累计约 4.8 万吨。
升级换装+国产替代
战斗机方面，我国现役战斗机结构与军事强国差距较大，美军现役战斗机已实现 全三代以上，并正加速列装 F-22、F-35 等四代战机，而我国仍以二代、三代战机为 主，面临着迫切的更新换代需求。运输机方面，Y-8 和 Y-9 作为我国空军主力运输机 将逐步替代 Y-7；Y-20 换装“中国心”持续放量将逐步替代伊尔-76、图-154 等进口 大型运输机，三种机型优势互补，需求稳定。
假设至 2030 年，我国战斗机中二代机已经全面退役，更新换代为三代或三代半 战机；运输机基本实现国产替代和新老替代；直升机主力全面采用国产发动机。在 2030 年军机预计总量的基础上，我们预计从 2022 年至 2030 年，换装所需高温合金 累计约 9.5 万吨。
大修维护
假设军机年均训练飞行时长 500 小时，我们预计从 2022 年到 2030 年我国军机 大修维护所需高温合金累计约 8.4 万吨。 总体上，预计从 2022 年到 2030 年，我国军用航空发动机领域带来的高温合金需 求量累计约为 22.7 万吨。
1.2 国产大飞机量产在即，航发打破国外垄断势在必行
民航市场迎来复苏势头，国产大飞机正式开始量产。截至 2021 年底，我国民航 全行业运输飞机共 4054 架，比上年增加 151 架，总体数量呈上升趋势，年增量回到 100 架以上水平。2022 年 5 月，国产大飞机 C919 首架量产交付型首飞成功，目前已 获得超过 1000 架订单，意味国产窄体客机交付能力有了新的突破，民航飞机国产化 正迈向新的进程。
尽管国产大飞机已经面世，但目前我国大多数民航飞机仍从国外订购，C919、 ARJ21 和新舟 700 等国产客机核心发动机更是依赖进口，随时有断供风险。因此，近 年来我国大力研制国产民航发动机，取得了一系列技术突破，民航发动机国产替代进 程有望稳定快速推进。第一款国产商用大推力发动机 CJ-1000A 即将进入装机考核阶 段，距离实际应用更近一步，未来国产民航发动机的放量有望为高温合金产业带来新 的需求增长点。
根据中航工业发布的《2020~2039 年民用飞机中国市场预测年报》，预计到 2040 年，我国 150 座级干线飞机（即 C919 所属类型）需求量最大，占飞机总需求量的 52.7%。 假设到 2030 年，C919、ARJ21 和新舟 700 新增约 1792 架、135 架，航发国产化率分 别为 50%、30%，假设航空发动机周转备份比为 0.5，航发高温合金重量占比 50%，成 材率为 20%，预计 2022 年到 2030 年，国内将新增 5781 台民航发动机，所需高温合 金累计 5.6 万吨。
高温合金是火箭发动机核心部件燃烧室和涡轮泵的关键用材。液体火箭发动机 主要由燃烧室和喷管、涡轮泵和活门自动器三大部分组成，其中推进剂在燃烧室和喷 管内燃烧，产生 3000℃以上的高温和 30~200 个大气压的高压气体，并从喷管高速喷 出，形成强大的推力；涡轮泵的作用是对氧化剂和燃烧剂进行增压，以便注入燃烧室。
发射次数全球领先，自主掌握火箭发动机技术。2021 年，我国共进行了 55 次航 天发射，发射次数世界第一，创造了中国航天发射次数的新纪录；同时，长征火箭发 射次数也突破 400 次。目前我国运载火箭已基本实现国产化，自主研制的液氧煤油火 箭发动机 YF-100、大推力氢氧发动机 YF-77 已成为中国新一代运载火箭的主要动力。 随着我国载人航天稳步迈向空间站时代，航天发射逐渐进入常态化，航天发射次数将 快速增长，火箭发动机需求量有望同步增长。
根据《液体火箭发动机的结构质量》，火箭发动机核心部件涡轮泵质量占发动机 质量的 20%~26%，燃烧室质量占 1.2%~3.3%，则高温合金部件约占火箭发动机重量的 25%。依据 YF-100 火箭发动机单台质量为 1.9 吨，每枚火箭采用 6 台发动机，假设高 温合金部件成材率为 20%，则每枚主力运载火箭所需高温合金质量为 14.4 吨。假设 未来在维持每年航天发射至少 55 次的情况下，我们预计 2022 年至 2030 年我国火箭 发动机用高温合金需求累计约 0.7 万吨。
现代燃气轮机主要由航空发动机改进而来，热端部件均采用高温合金材料。燃气 轮机是以连续流动的气体作为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的 内燃式动力机械，其工作原理和航空发动机一致。燃气轮机主要由压气机、燃烧室和 燃气涡轮组成；与航空发动机类似，其热端部件燃烧室、导向叶片、涡轮盘等由高温 合金材料制造而成。
按输出功率，燃气轮机可分为微型、轻型和重型三类。其中微型和轻型燃气轮机 可由航空发动机改制而成，可用于工业发电、船舶动力、管道增压、坦克机车、分布 式发电及热电联供等场景；重型燃气轮机主要用作陆地上固定的发电机组，如城市电 网。
我国现已具备轻型燃机自主化研制能力，国内首台自主研发的 F 级 50 兆瓦重型 燃机整机点火试验已成功，曾经重燃依赖进口的局面即将被打破。此外，国产燃气轮 机如 QD128、QC185、QC70、R0110 的研制成功及应用有望适配我国燃气轮机多维应用 领域，将国外垄断层层突破。
2.3.1 向海图强，舰艇列装助力燃气轮机增长
海军装备建设再创佳绩，国产燃气轮机增量可观。2021 年我国海军入役舰艇数 量、吨位蝉联世界第一，新服役装备现代化水平、先进性程度以及舰艇类型的丰富性 均胜于以往，海军装备实现了由量到质的发展。第三艘航母“福建舰”亮相、055 大 型导弹驱逐舰大批量列装、075 两栖攻击舰入列，我国海军发展成绩斐然。燃气轮机 作为主流军舰的动力来源，将随着我国自主造舰速度的加快，实现更多型号的自主研 制和批量生产。
根据美国《国家利益》杂志预测，2030 年我国海军有望成为全球规模最大的海 军，军舰总数可达到 415 艘。参考 UGT-25000 型燃气轮机约 26 吨的重量，假设燃气 轮机 40%重量使用高温合金材料，成材率为 20%，备份比为 0.5，预计 2022 年到 2030 年，我国军用舰船燃气轮机所需高温合金累计约 1.7 万吨。
响应“双碳”政策，燃气发电潜力大
“双碳”发展推动天然气发电，燃气轮机发挥关键作用。“碳中和”背景下，可 再生能源发电是改善我国环境质量和调整能源结构的选择之一。其中天然气发电由于 核心装备燃气轮机具有可靠性好、效率高、快速启停等优点，最具灵活性和高效性。 2020 年全球燃气发电占全球发电总量份额的 23.4%，而我国燃气发电仅占本国发电总 量的 3.9%，但我国近年燃气发电装机容量逐年攀升，增长率也呈上升趋势，证明燃气 发电潜力大。
目前，中航发燃机有限公司已拥有自主研发的 5～40MW 的轻型燃气轮机和 110MW 的重型燃气轮机。假设我国燃气发电装机容量复合增长率为 7%，我们预计 2022 年到 2030 年，新增 7160 万千瓦装机容量，共需高温合金材料用量约为 5.4 万吨。
核电站利用可控核裂变能量将水加热至高压蒸汽状态，推动汽轮机旋转发电，由 此实现核能向电能的转化。其中，高温合金主要应用于蒸汽发生器传热管、元件格架 过热器等热端部件。目前我国自主三代核电技术跻身世界前列，小型堆第四代核能技 术、聚变堆研发水平基本与国际先进水平同步。在碳达峰、碳中和的背景下，核能作 为近零排放的清洁能源，具有更加广阔的发展空间。
截至 2022 年 3 月，我国运行核电装机容量约为 0.558 亿千瓦。根据中国核电发 展中心发布的《我国核电发展规划研究》，预计 2030 年我国核电发展规模达到 1.31 亿千瓦，占发电总量的 10%。假设平均一台核电机组装机容量为 0.01 亿千瓦，按照 每台自主三代核电机组所需 880 吨高温合金材料，预计 2022 年到 2030 年，我国新增 核电机组所需高温合金累计约 6.6 万吨。
汽车涡轮增压器是最主要的车用高温合金应用领域。涡轮增压器通过增加进气量来提高发动机的功率，进而提高燃油经济性并降低油耗。因此，涡轮增压在汽车节能 减排中扮演着十分重要的角色，短期内累计减排贡献甚至超过纯电动汽车。2021 年 我国汽车涡轮增压器渗透率 58%，根据 HIS 数据预测，到 2025 年有望提升到 70%以 上。 2021 年，我国全年汽车工业产量达 2608.2 万辆，同比增长 3.4%，结束了 2018 年以来连续三年下降的局面。根据图南股份招股说明书，目前每万辆汽车涡轮增压器 高温合金用量约为 3.5 吨，假设未来十年我国汽车产量复合增长率为 6%，汽车涡轮 增压器平均渗透率为 70%，预计 2022~2030 年期间，我国汽车产量新增 3.2 亿辆，高 温合金需求量累计约 8 万吨。
