（1）高温合金行业概述
高温合金一般是指以铁、镍、钴等元素为基体，能在 600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，以及良好的抗氧化、抗热腐蚀、抗疲劳、断裂韧性等综合性能。
高温合金由于能够适应高压、高温、高强度等恶劣工作条件，多应用于航空航天、燃气轮机等高端装备领域，此外也广泛应用到电力、石化、冶金、汽车、玻璃等工业领域。按制备工艺划分，高温合金可分为铸造高温合金、变形高温合金和粉末高温合金。
其中，铸造高温合金具有强化相数量多、变形抗力大等特点，不易变形加工，因此通过重熔高温合金母合金，在铸造型腔内浇筑为铸件。铸造高温合金通常用于制造航空航天发动机和燃气轮机等动力装备的关键热端部件，按结晶方式可细分为等轴、定向以及单晶铸造高温合金。
变形高温合金具有热加工塑性较好的特点，可以在锻轧机械的外力作用下塑性变形为特定形状和尺寸的锻件和型材。粉末高温合金采用液态金属雾化或高能球磨机制粉，晶粒细小、成分和组织均匀，显著改善了热加工性能。
按基体元素划分，高温合金可分为镍基高温合金、铁基高温合金和钴基高温合金。镍基高温合金使用温度较高，广泛用于制造航空发动机、工业燃气轮机的最热端零件，需求量约占高温合金的 80%；铁基高温合金使用温度较低，一般用于发动机中工作温度较低的部位，如涡轮盘、机匣和轴等零件；钴基高温合金具有良好的铸造性和焊接性，主要用于导向叶片材料。
按强化方式划分，高温合金可分为固溶强化高温合金、时效强化高温合金、氧化物弥散强化高温合金等。
（2）高温合金行业的下游应用
高温合金下游应用广泛，航空航天是高温合金最大的应用领域。高温合金是制造航空航天发动机热端部件的关键材料，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%。发动机的性能水平在很大程度上取决于高温合金材料的性能水平。随着技术发展及产量提升，高温合金也应用于燃气轮机、核电、石化冶金、玻璃、医疗器械、机械、汽车、舰船等工业领域。
（3）我国高温合金行业的发展历程
我国高温合金从 1956 年开始研制，是在“独立自主，自力更生”方针的指引下发展起来的。自 1956 年第一炉高温合金 GH3030 试炼成功，迄今为止，我国高温合金的研究、生产和应用已历经 60 余年的发展历程，这一发展历程可分为三个阶段。
第一阶段：1956 年至 20 世纪 70 年代初是我国高温合金的创业和起始阶段。本阶段主要是仿制前苏联高温合金为主体的合金系列，如：GH4033、GH4049、GH2036、GH3030、K401 和 K403 等。1960 年以后，我国开始逐步建立高温合金研发和生产基地，并开始自主研发和生产主要歼击机发动机所需要的各种高温材料。
第二阶段：20 世纪 70 年代中期至 90 年代中期，是我国高温合金生产技术和产品质量控制全面提高的阶段。我国引进欧美技术和生产设备，并进行欧美型号发动机的试制，自主研制了高性能变形合金、定向凝固和单晶铸造合金，高温合金生产工艺技术水平有了大幅提升。
产品质量控制方面，新型航空发动机研制进程的不断推进对航空发动机用高温合金的高温耐受度、纯洁度、均匀性和综合性能提出了更高的要求。因此在这一阶段的研发中均按照国外的技术标准进行研制和生产，并照国外的规范标准进行质量检测。这一阶段我国高温合金生产工艺技术和产品质量得到了很大提升。
第三阶段：20 世纪 90 年代中期至今，是我国高温合金的全新发展阶段。本阶段主要是应用和开发了一批新工艺，研制和生产了一系列高性能、高档次的新合金，如 ODS 合金、定向凝固柱晶合金、低膨胀系数合金等。总体来看我国高温合金产品在向更高的工作温度和强度等方面进步，但与国外先进水平相比，仍然面临材料制造工艺和性能、产品成材率、配套设备等方面的差距。
六十多年来，中国高温合金的发展密切结合我国航空和航天发动机的研究和生产，研制了多种牌号高温合金，建立了我国高温合金体系，满足了我国航空、航天工业发展的基本需求，取得了显著成绩。中国已成为美、英、俄以外，世界上第四个具有自己高温合金体系的国家。目前，国际市场上高温合金材料被广泛应用于各个领域。
全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业数量总体相对较少，主要集中在美、英、俄、中、法、德等国，整个行业呈现出集中度相对较高的特征。近年来，航空航天设备的更新需求以及国产化需求、电力行业技术更新以及石油深入勘探技术的推广，均进一步刺激了高温合金市场的需求。
2、行业市场容量
根据 QYResearch 数据，2023 年全球高温合金市场销售额达到了 696 亿元，预计 2030 年将达到 1,080 亿元，年复合增长率（CAGR）为 6.4%（2024-2030 年）。根据思瀚产业研究院整理，预计到十四五期间我国高温合金市场规模将保持年化9.4%以上的增速，到 2026 年达到约 342 亿元。
（1）航空航天
高温合金作为在600℃以上高温环境及一定应力条件下长期工作的金属材料，能够满足现代航空航天发动机对材料的苛刻要求，是制造航空航天发动机热端部件的关键材料。在发动机中，高温合金主要用于燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘四大热端部件及机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。在先进的航空发动机中，高温合金部件占发动机总重量的 40%-60%以上，发动机的性能水平很大程度上取决于使用的高温合金材料的性能水平。
①军用航空
目前我国军用飞机在数量和结构上仍存在巨大的增长和优化空间。从数量看，根据 Flight Global 发布的《World Air Forces 2024》，截至 2023 年末全球现役军用飞机 53,401 架，其中美国装备 13,209 架，规模位居世界第一，我国装备 3,304架，位列世界第三位，规模仅为美国的约四分之一。
从结构看，我国军用飞机中装备先进航空发动机、信息化程度高、综合性能强的新机型数量亟需提升。以战斗机为例，根据《World Air Forces 2024》，美国以 F-15、F-16、F-18 为代表的三代机占比 70%，以 F-22、F-35 为代表的四代机占比 27%；我国 J-7、J-8 等二代机占比仍高达 45%，四代机仅少量列装。
从政策角度看，2018 年 11 月，我国空军公布了建设现代化空军的“三步走”战略，一是到 2020 年基本跨入战略空军门槛，二是到 2035 年初步建成现代化战略空军，三是 2050 年全面建成现代化战略空军。2021 年《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》提出“加快武器装备现代化，聚力国防科技自主创新、原始创新，加速战略性前沿性颠覆性技术发展，加速武器装备升级换代和智能化武器装备发展”。
目前我国军用飞机配套的航空发动机采取国产为主、进口为辅的模式。近年来，国家产业政策为我国航空发动机制造业的发展给予了强力支持。以三代、四代战机为例，航空发动机的国产化率约 70%。随着某型号航空发动机的批量生产以及更多型号的研制，预计到2040 年军用飞机航空发动机的国产化率将提高至 90%。除航空飞行器加速列装的增量市场外，国内航空发动机市场还存在存量维修换装市场，我国现有主要军用飞机仍相当比例使用俄制发动机，该等发动机将陆续进入大修周期。
同时，随着未来单架飞机年平均飞行时长的增加，在役军用飞机的维修次数和换装需求也会增长。发动机维修市场以叶片、喷嘴、盘、机匣、封严为主，这些部件多数由高温合金、少数由钛合金制备。因此，在新机型加速列装、新一代航空飞机的陆续批产、我国航空发动机国产化率的持续提高和存量飞机维修换装等因素的共同作用下，我国航空发动机产业将步入加速发展期。根据研究机构测算，假设未来 10 年军机年均复合增速为5%，同时考虑备发及存量机型维修和换新需求，预计未来 10 年军用航空发动机领域高温合金需求量累计将达到 54,336 吨。
②民用航空
航空领域除国防航空发动机外，伴随国产大飞机的逐步成熟，国内民航市场的高温合金需求量也在不断增长。根据《中国商飞 2019-2038 年民用飞机市场预测年报》，未来 20 年中国航空市场预计将接收 50 座以上客机 9,205 架，对应发动机市场空间 2.54 万亿元，平均每年约 1,272 亿元，从而带来每年 763亿元的高温合金需求。
若考虑全球市场，未来 20 年预计将有 45,459 架新机交付，对应发动机价值约 11.87 万亿元，平均每年约 5,934 亿元，带来每年 3,560亿元的高温合金零部件的需求量。目前，我国民用航空发动机尚处于起步阶段，民航客机发动机主要依赖进口，国产发动机市场化率不到 1%。
中国航发商发成立于 2009 年，并被国家批准为大型客机发动机项目的责任主体和总承制单位。中国航发商发共规划了三个产品系列，即配套 C919 窄体客机的 CJ1000 发动机，配套 C929 宽体客机的 CJ2000 发动机，配套支线客机 ARJ21 的 CJ500 发动机。目前 C919 窄体客机订单已超过1,200 架，ARJ21 支线客机订单已超过 600 架。随着国内民用飞机制造行业发展，高温合金在我国民航领域预计将具有广阔的市场空间。
③航天
航天领域中，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。火箭发动机燃烧室需承受高温（3,000~4,000℃）、高压（20MPa）和高流速（2,500-5,000m/s）燃气冲刷，对高温合金材料要求极高；高性能涡轮泵需承受超低温液氧和燃料的冲刷，且转速高、压力大、密封性要求高，是液体火箭发动机最核心的部件，对高温合金原材料及制造工业提出了很高的要求。
我国主力运载火箭之一长征七号采用的某型发动机单台质量为 1.9 吨，每枚火箭采用 6 台某型发动机，每枚火箭涡轮泵及燃烧室总质量，即每枚长征七号火箭所用高温合金部件质量约为 2.88 吨，若假设高温合金部件成材率为 30%，则每枚长征七号所需高温合金质量为 9.6 吨。
根据《中国航天科技活动蓝皮书（2023 年）》，2023年中国航天发射次数达 67 次，2024 年预计发射次数将达到 100 次左右。假设未来 10 年航天发射年均次数维持在 100 次的情况下，预计未来 10 年我国火箭发动机用高温合金需求达 9,600 吨。
（2）能源电力
①燃气轮机
燃气轮机是以连续流动的气体为介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，是一种旋转叶轮式热力发动机，广泛应用于地面发电机组和船舶动力领域。燃气轮机的核心部件是压气机、燃烧室和燃气透平，与航空发动机涡轮叶片相比，燃气轮机燃气透平叶片对材料的使用寿命、耐腐蚀性能要求更高，对叶片尺寸要求更大。燃气轮机透平轮盘、燃烧室等部位要求材料耐用温度达到 600℃以上，因此需使用具有耐高温、较高蠕变强度的高温合金材料。
目前燃气轮机主要由三菱重工、通用电气、西门子、阿尔斯通、罗尔斯-罗伊斯、普拉特-惠特尼等国际企业主导，我国燃气轮机领域主要的研制力量分别来自中国航发、中船重工、东方电气集团、哈尔滨电气集团、上海电气集团、中国重燃等工业部门和科研院所。我国在 1993 年引进乌克兰 UGT-2500 燃气轮机后开始国产化研究，目前取得重大突破。
2023 年，东方电气首台国产化 F 级 50MW重型燃气轮机商业示范机组正式投入商运；2024 年，中国重燃 300MW 级 F 级重型燃气轮机首台样机成功上线；中国航发燃机多型燃气轮机预计 2025 年实现批量、小批量生产。
国产燃气轮机研制、生产能力迅速提升，我国自主研发燃气轮机进入高质量发展，国产替代市场空间广阔。燃气轮机的国产化生产将进一步带来高温合金材料需求的大幅增长。
②核电设备
在核电装备制造业中，高温合金材料基于其耐高温、高强度等优异特性，具有难以替代的作用，主要应用于核反应工作的核岛内。核电装备中主要应用高温合金的部件包括燃料机组、控制棒驱动机构、压力容器、蒸发器以及堆内构件、燃料棒定位格架、高温气体炉热交换器等，这些部件在工作时需要承受 600-800℃的高温，需要较高的蠕变强度，因此必须采用高温合金材料。
根据中国核能行业协会发布的《中国核能发展报告（2024）》，截至 2023年末，我国运行商业核电机组 55 台，总装机容量 5,703 万千瓦，位列全球第三；在建核电机组 26 台，总装机容量 3,030 万千瓦，继续保持全球第一，到 2030 年，我国核电机组装机容量将达到 1.2 亿千瓦。
以正常一座 100 万千瓦的核电机组消耗 500 吨高温合金进行估算，目前在建的 3,030 万千瓦核电机组需要 15,150 吨高温合金。根据《中国核能发展报告（2024）》，到 2030 年核电装机容量将达到 1.2 亿千瓦，对应 2024-2030 年新增装机容量约 6,297 万千瓦，对应高温合金需求为 31,485 吨，预计未来核电建设带来的每年全国高温合金需求量为 4,500 吨左右。
（3）石化冶金
①石化
乙烯工业是石油化工产业的核心，世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。乙烯裂解炉是乙烯生产装置的核心设备，主要作用是把天然气、炼厂气、原油及石脑油等各类原材料加工成裂解气，并提供给其它乙烯装置，最终加工成乙烯、丙烯及各种副产品。
乙烯裂解炉的生产能力及技术的高低，直接决定了整套乙烯装置的生产规模、产量和产品品质。乙烯作为全球体量最大的化工产品，行业重资产属性明显，一轮景气周期一般在 10 年左右；本轮景气周期始于 2015 年，在油化工、气化工和煤化工三大工艺路线的叠加驱动之下，扩能幅度较显著。增量市场方面，根据《中国石化报》等市场数据，2023 年全球乙烯产能达到 2.28 亿吨，新增产能突破 870 万吨，到2025 年全球乙烯产量预计达到 2.5 亿吨。
一般一台 10 万吨产能的乙烯裂解炉中裂解炉管为 60 吨左右，对应每年 6,600 吨的裂解管需求。存量市场方面，截至2023 年底，国内乙烯产能约 5,282 万吨，乙烯生产设备每 5-6 年左右需进行一次大修，因此每年约 880 万吨以上存量乙烯设备存在备件需求，对应每年 5,280 吨左右的裂解管需求。制氢炉是以天然气为原料制成氢气，用于炼油环节（含油品升级）或化肥、甲醇的生产过程中，是炼油制氢装置的关键设备之一，其中重要部件转化管采用离心铸造工艺生产，工作温度在 900℃-1,000℃。
根据“炼化一体化”要求，每新建 100 万吨乙烯项目需配套建设 1,000 万吨的炼油厂，一般每 1,000 万吨炼油需配备 10 万标立制氢炉，每台 10 万标立制氢炉需 240 吨转化管。考虑到全球乙烯产能的增量主要来自中国，对应计算 2024-2025 年全球制氢炉转化管年需求量约 2,640 吨。
②冶金
辐射管、炉辊是冶金行业退火炉、常化炉、淬火炉等装备的主要部件，采用高温合金铸造。辐射管主要包括 W 型辐射管、U 型辐射管、I 型辐射管、电辐射管以及吊挂件等，炉辊主要包括立式退火炉炉辊、涂层炉辊、卧式退火炉炉辊、宽厚板热处理炉炉底辊以及沉没辊等。
根据国家统计局数据，2023 年我国冷轧薄板产量 3,988 万吨，按连退板和镀锌板分别占 40%和 60%，每 50 万吨连退线需要辐射管、炉辊价值 4,300 万元，每 40 万吨镀锌线需要辐射管、炉辊价值 2,100 万元计算，辐射管、炉辊高端备件市场总容量约 26 亿元。按平均更换周期 5-6 年，辐射管、炉辊高端市场备件年需求额在 4 亿元左右。
3、行业发展趋势
在铸造高温合金领域，国外大型复杂高温合金铸件已经达到成熟应用阶段，研制了一系列高品质、复杂、整体高温合金精密铸件，广泛用于航空、航天、导弹等领域中。国内厂商通过成分优化、高纯净熔炼、组织控制技术研究，制备出具有优异力学性能和良好铸造性能的合金。
目前行业内正在开展铸件整体精密铸造技术研究，突破蜡模制备、成形工艺、尺寸及冶金质量控制等关键技术，以满足发动机研制和生产需求。在变形高温合金领域，具有更高承温能力、良好工艺性的通用型高性能高温合金是目前变形高温合金材料开发的方向。现有工程化的通用型高温合金承温能力都在 700℃左右。
美、日、德等国都在积极开发承温能力在 800℃左右的通用型高性能高温合金材料。俄罗斯变形高温合金盘材以高热强性为主要特点和优势，通过长期的研究和发展已形成了承温能力 700-850℃的盘件系列合金。目前我国高温合金厂商正在开展承温能力更高、工艺性能更好的变形高温合金研制。
在新型高温合金领域，目前美国粉末高温合金技术已经发展并应用到第四代，掌握了合金设计、合金验证、高洁净度粉末制备与处理、热挤压大棒材制备、等温锻造、热处理等全流程工艺，并实现了批量生产。目前我国高温合金厂商正在积极开发具有高损伤容限的高代次粉末高温合金。
4、行业的利润水平及变动趋势
影响高温合金行业利润水平的主要因素包括高温合金各细分产品的价格以及金属原材料的价格。高温合金生产需要使用到大量的镍、铬、钴、钛等有色金属材料，由于我国有色金属储量较小或分布较为集中，原材料供应企业借助资源优势，有一定的产品定价权，并且有色金属容易受到国际有色金属价格的影响，导致原材料价格有所波动。
由于高温合金行业存在较高的技术壁垒和质量标准要求，行业竞争格局变化较小，近年来高温合金行业的整体利润水平比较平稳，用于航空航天发动机的高端和新型高温合金的利润水平高于市场整体利润水平。
