军工材料：军工行业的基石及其分类与用途详解

一、军工行业之基石——军工材料

1、材料是人类发展的物质基础

材料是人类赖以生存和发展的基础物质，然而并非所有物质都能被称作材料。像燃料、化学原料、工业化学品、食物和药物等，通常都不属于材料的范畴。一般而言，材料指的是人类用来制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料有着众多的分类方式，其中包括依据化学组成、尺寸形态、结晶状态以及功能用途等来进行分类。可以按照物理性质来进行分类，比如半导体材料、磁性材料、高强度材料、高温材料、超导材料等；也可以按照物理效应来分类，像压电材料、光电材料、激光材料、记忆材料等；还可以按照材料用途来分类，例如军工材料、生物材料、电子材料、建筑材料等。

④有复合材料，是由两种及以上的材料组成的，比如水泥、碳纤维复合材料等。高分子材料、无机非金属材料（陶瓷材料）以及复合材料等新材料迎来了快速发展。

衡量材料性能的指标众多，可从力学、物理、化学、工艺等多方面进行评价。从材料的整体趋势来讲，这些性能指标会随着新材料的发展而持续优化。在武器装备的应用领域，军工材料总体朝着“高性能化、轻量化、多功能化”等方向发展，并且在性能指标方面的要求也更为严格。

2、新材料促进技术发展与产业升级，扶持政策不断深化

回顾历史，人类的发展历程在某种程度上就是材料的进阶历程。有“石器”时代，有“青铜”时代，有“铁器”时代，有“蒸汽”和“电气”时代（“钢铁”时代），还有如今的信息时代（半导体时代）。人类社会每一次取得巨大进步，都伴随着材料技术的突破性发展。所以 21 世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制与应用。新材料的研究意味着人类在物质性质的认识和应用方面朝着更深入的方向迈进。目前所说的新材料，指的是那些新近得以发展或者正在发展过程中的，具有优异性能的结构材料以及具有特殊性质的功能材料。材料创新促进了产业的升级。

新材料产业是当今科技和经济发展中极为活跃的产业领域之一。它呈现出产业关联度高的特点，也具有经济带动力强的特性，还展现出发展潜力大的态势。此产业已成为促进经济快速增长以及提升企业和地区竞争力的源动力。近年来，新材料正逐步成为国家战略重点发展的产业之一，并且扶持政策在不断地加码且深化。

3、军工新材料是高端武器装备发展的先决要素

军工材料是一个重要的应用领域，它是按照材料用途来进行分类的。因为军工装备的工作环境非常苛刻，所以军工材料大多需要在极端条件下依然能够正常工作。尤其是在航空航天领域，对结构材料的要求更高。正因如此，这些军工材料通常需要具备高强度、耐高温、耐腐蚀以及低密度等多种性能特点。此类材料具有优异特性和功能，能够满足军用高性能需求，我们将其称为军工材料或军工高端材料。军工行业是综合性的，所涉及的工业门类很广，所以在材料种类的需求上也更为繁杂，主要可分为金属材料，以高性能纤维作为强化相的各类复合材料，还有其他功能性新材料等。

军工材料是武器装备发展的物质基础。各个时代里，最先进的技术最早通常是为军事用途服务的。一代武器对应着一代材料，材料在国防工业中有着极为重要的作用，是高端武器装备发展的首要要素。电子技术的发展与半导体材料的发展相关；战略导弹、战术导弹和卫星的发展离不开先进复合材料技术的发展；新型的复合装甲材料技术（包含抗弹陶瓷和树脂基复合材料技术等），为坦克的防护带来了新的发展契机；工程塑料在枪械上的应用，打破了世界枪械研究徘徊不前的局面；发动机性能的提升一半依赖于材料。

军工新材料技术是决定武器装备性能与水平的重要因素。高效低成本的树脂基弹箭复合材料研制成功了，并且在战略和战术弹箭上得到了应用。这显著改进了武器装备的战技指标，让战略导弹的射程大大增加；轻型反坦克导弹的增程，主要是因为碳纤维/玻纤混杂增强环氧复合材料发动机壳体、有机硅耐烧蚀涂料和橡胶基复合材料防护层研制成功并得到应用；四代战斗机的“4S”性能特点，十分依赖新材料技术的发展与应用。

军工新材料引领着技术的发展，为我国奠定了整体材料的基础。军工新装备的牵引成为我国高端新材料技术快速发展的动力源之一。在国外封锁的环境下，军工材料成为我国新材料技术的突破口。通过近几年的发展，能够看到我国正逐步打破西方列强的围剿封锁。以“碳纤维”作例子，以往国际碳纤维行业的主要市场被美国和日本等国所垄断。然而，随着我国国家的大力扶持，还有像光威复材、中简科技等企业的持续不懈努力，凭借着军品的研发与供应，我国在高性能碳纤维领域取得了显著的进步，这也为未来的高端民用市场奠定了基础。

军工材料正朝着多个方向发展，包括轻量化、高性能化、多功能化、复合化、低成本化以及智能化。在航空航天领域，轻量化具有重要意义，它能让飞行器在节省燃油的情况下扩大作战半径，还能提高战场生存力和战斗力。所以其发展趋势是采用轻质、高强、高模的材料，以此来提高结构效率。军工新材料从始至终都有高性能化的要求，这种性能在多方面有所体现，它可以在力学强度和韧性方面有所体现，也可以在耐高温性能方面有所体现等。

此外，因为武器装备对可靠性有着很高的要求，所以军工材料具备性能高于经济性的特性。新型号和新装备开始大量生产，这使得对高性能材料的需求显著增加。当前在新型武器装备的应用领域里，钛合金、高温合金以及复合材料（像碳纤维等）等材料表现突出，其市场空间也在持续扩大。从航空领域对材料的需求方面来看，在 100 多年的时间里经历了四个阶段的发展。目前，正跨入第五个阶段。这一阶段的特点包括：机体结构材料大量使用复合材料，并且钛合金的用量不断达到新的高度。

“十四五”期间，军工材料迎来了快速的扩张态势。同时，“军转民”这一举措为军工材料带来了第二重增长动力。

下游的列装速度在加快，上游的材料出现供不应求的情况。在“十四五”期间，我国的军工装备建设在加速推进，新型号军机的快速列装，还有导弹“数量级”的增量建设等，这些都给上游材料带来了强劲的需求。军工产业链中，目前叠加了“自主可控”的增量，并且新型号装备中高端高性能材料的应用比例在增加。上游材料呈现出较为强烈的“供不应求”态势，同时还表现出相较于下游更高的业绩增加弹性。

企业在积极进行扩产。“十四五”期间，军工材料的产能至少会翻倍增长。在军工上游材料整体处于供不应求的环境下，近年来，军工材料公司陆续出台了扩产计划。我们对主要军工材料领域的上市公司的扩产计划进行了统计，预计到“十四五”末期，产能至少能够实现翻番增长，其中高温合金的产能增长 157%，碳纤维的产能增加 210%，钛合金的产能增加 138%。考虑到新产能爬坡的状况，我们预计在“十四五”期间，军工材料的景气度整体是没有忧虑的。

钛合金在“十四五”期间，其市场需求有望保持稳定且高速增长，市场空间逐步被打开。高温合金在“十四五”期间，其市场需求有望保持稳定且高速增长，市场空间逐步被打开。碳纤维在“十四五”期间，其市场需求有望保持稳定且高速增长，市场空间逐步被打开。我们预计在“十四五”期间，高端钛合金材料市场需求的复合增速为 20%，假设其价格为 35 万元/吨来估算，到 2025 年其市场规模将突破 100 亿元；高端碳纤维材料市场需求的复合增速为 25%，假设其价格为 15 万元/吨来估算，到 2025 年其市场规模将突破 200 亿元；高温合金材料市场需求的复合增速为 16%，假设其价格为 30 万元/吨来估算，到 2025 年其市场规模将突破 300 亿元。

高端材料的“民用”市场为企业带来了第二增长动力。军品方面在快速增长之外，材料技术的成熟给行业带来了广阔的“民用”市场，进而为相关领域带来了第二增长动力。碳纤维方面，因其具有轻量化、高强高模等优异性能，所以在风电、氢能储存等新能源领域展现出了良好的前景。高温合金方面，在两机专项的政策支持下，目前我国航空发动机领域将迎来快速发展，然而燃气轮机方面，目前仍处于启动阶段，随着技术的逐渐成熟，有望为高温合金市场再增添发展动力。

“大飞机”正准备出发，民用飞机市场正蓬勃发展。在第十三届中国航展上，中国商用飞机有限责任公司公布了最新的《中国商飞公司市场预测年报（2021 - 2040）》，并且波音也发布了最新的中国民航市场展望报告，它们都提高了中国民用飞机的市场空间，预计在未来 20 年，民用飞机市场空间在 9 万亿到 9.5 万亿之间。随着 C919 的诞生，会推动全球民机市场格局从原来的“AB”转变为“ABC”。在自主化需求的环境当中，对于那些为航空军机提供配套的上游材料企业而言，会带来新的市场增量。

二、金属材料篇

石器时代之后出现了铜器时代和铁器时代，这两个时代都以金属材料的应用作为显著标志。非金属材料的应用在不断提升，然而金属材料凭借自身优良的性能，依然会有比较广泛的应用，并且前景一片光明。特别是一些新型、高端的金属材料，在军工和航空航天等领域有着不可替代的地位，并且随着研究的不断推进，能够生产出性能更加优良的品种。常用的军工金属新材料包含钛合金，还有高温合金，也有铝合金，以及镁合金等。

1、钛合金——新型武器装备的明星金属

1.1、钛合金性能优良，在军工装备中应用广泛

钛位于元素周期表中ⅣB 族，它是一种银白色金属。钛合金是以钛为基础，加入铝、锡、钒、钼、铌等其他元素而组成的合金。因其具有优秀的物理性能，所以被广泛应用于航空航天、船舶、海洋工程、兵器、汽车、医疗、化工、冶金、体育休闲等高端工业制造领域，并且享有“第三金属”“空中金属”“海洋金属”等美誉。

1. 比强度高：钛的密度是 4.5g／cm³，比钢要轻 43%，然而其机械强度与钢大致相当，比铝大两倍，比镁大五倍，所以能展现出较高的比强度，也就是抗拉强度与材料表观密度的比值较高；

常温下，钛表面容易生成一层极薄且致密的氧化物保护膜。这层保护膜能够抵抗强酸，甚至连王水都能抵御，从而展现出很强的抗腐蚀性。由钛合金制成的潜艇，既可以抵抗海水的腐蚀，又能够抵御深层压力，其下潜深度比不锈钢潜艇增加了 80%。另外，钛没有磁性，不会被水雷发现，具备很好的反监视和监测作用。

钛具有超导性。纯钛的超导临界温度在 0.38 - 0.4K 之间。常用的铌钛合金超导体是超导工业的“先导材料”。它的成本远低于其他超导材料。同时，它还具有屈伏强度与钢材接近等优点，这些优点保证了铌钛超导合金的应用优势。

现行国标发布的《钛及钛合金牌号和化学成分》规定，钛及钛合金相关种类的牌号大概有 100 个。不同类别的钛合金，其价格存在差异。有的钛合金每千克价格为一两百元，较为便宜；而有的钛合金每千克价格甚至能达到上千元，价格昂贵。α+β合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，还能进行淬火、时效使合金强化。中国分别用 TA、TB、TC 来表示。其中，α钛合金和α+β钛合金是三种钛合金中比较常用的。α钛合金的切削加工性良好，α+β钛合金的切削加工性稍差于α钛合金，β钛合金的切削加工性则较差。因为钛合金的种类繁多，其物化特性也各不相同，所以多种牌号的钛合金在军工装备中的应用领域更为广泛。

1.1.1、航空领域：钛合金比重衡量飞机先进程度

钛合金具备密度低等特点，所以广泛应用于发动机等部位；它比强度高，故而可用于发动机；其耐蚀性好，这使得它能在发动机等部位得到应用；它导热率低，因此在发动机等部位有广泛应用。

新一代飞机的最高航速超过音速 3 倍。这样的高速飞行会使飞机与空气摩擦产生大量热。在音速 2 倍以下时，机身可用铝合金。飞行速度达到 2 倍以上时，就必须采用耐高温且性能更好的钛合金。当飞行速度超过音速 3 倍时，机身需使用更多的钛合金。

钛合金的应用水平能衡量飞机选材的先进程度，这是原因之一。在国外的第三代战斗机中，钛合金用量占机体结构重量比为 10%至 15%。在第四代战斗机里，钛合金用量超过 25%，其中 F-22 的钛合金用量高达 41%。航空发动机的用钛量在逐渐上升。国外先进的航空发动机，其钛用量已达到 30%左右。像 V2500 发动机，它的钛用量高达 31%。第四代发动机 F119 的钛合金用量是 40%。民用飞机方面，空中客车在第三代 A320 中的钛用量为 4.5%，到了第四代 A340 则增至 6%。同时，A380 中用钛量占总重量的 10%，且单机用钛材约 60 吨。（报告来源：未来智库）

航天领域方面，重大工程的建设会使得钛合金的需求增加，同时导弹储备的提升也会增加钛合金的需求。

航天飞行器结构设计与制造时，最为注重的是减重问题。关键在于提高结构效益。并且要求结构材料具备良好的环境适应性，像能够适应高温环境、高湿环境以及高盐等具有腐蚀性的服役环境等。钛合金材料取代了传统的钢制材料。它一方面能大幅降低航空航天飞行器的结构重量，另一方面还能提高航空航天飞行器结构的抗腐蚀损坏能力。这对增加航空航天飞行器的航程、降低燃料消耗、延长服役寿命以及提高服役可靠性等方面都有着重要意义。钛合金材料自诞生后就特别受航空航天飞行器设计者喜爱。航天火箭中钛合金所占质量为 5%至 30%。实际上，所有航天火箭都使用钛及钛合金。比如在前苏联的“能源 - 暴风雪”号、“金星”号、“月球”号、“和平”号等航天器中都有广泛应用。目前钛合金在航天领域的应用主要有三个方面。

①在火箭发动机系统中的应用

航天飞行器设计对重量的控制要求愈发苛刻。以固体火箭发动机为代表的航天动力系统结构件，开始大量采用钛合金材料。目前，一部分先进的固体火箭发动机所使用的复合材料壳体的前后接头、前后封头、前后裙框等支撑部件，都是用钛合金材料制造的。常见的材料牌号有 TC4、TC6、TC11 等钛合金。此外，喷管是固体火箭发动机的重要部件。在使用期间，它承受着高温和高压的严峻考验。目前，绝大多数固体火箭发动机喷管壳体的金属件是用 TC4、TC8、TC11 等钛合金材料制造而成的。

②在空间飞行器动力系统中的应用

为实现空间飞行器的发射减重，需有效降低在轨调姿的动能惯性。目前，卫星、宇宙飞船等空间飞行器的推进动力系统，大量采用钛合金材料来制造其推进剂储箱以及推进喷管支撑壳体等。

③在导弹武器系统中的应用

导弹武器系统为减轻发射重量，开始大量使用钛合金材料替代传统结构钢等材料；为增加射程，开始大量使用钛合金材料替代传统结构钢等材料；为提高结构件使用温度，开始大量使用钛合金材料替代传统铝合金等材料。新一代的巡航导弹飞行速度比过去的 0.8 马赫提升了，达到了 3.5 马赫甚至更高。导弹的表面温度处于 300℃到 650℃之间。传统铝合金材料制造的隔框、蒙皮、油箱等无法满足需求，所以必须用钛合金材料来制造这些导弹部件。同样，巡航导弹所使用的涡喷发动机动力系统，大量采用钛合金材料来制造其结构部件。这些结构部件包括压气机机匣、压气机盘以及压气机叶片等。

1.1.3、船舶军舰：优异的耐蚀性能天生适合舰船

钛合金比强度高，在海水及海洋气氛下耐蚀性能优异，所以在船舶领域得到广泛运用。它主要应用于耐压艇体、结构件、浮力系统球体，还应用于水上船舶的泵体、管道和甲板配件，以及快艇推进器、推进轴、水翼艇水翼、鞭状天线等。目前钛合金在舰船方面的应用主要集中于一些关键部位。然而，随着钛合金产业持续成熟，其成本逐渐下降。基于此，未来舰船中钛合金的应用占比将会不断提高。

1.2、中游高端钛材研发及制造是产业链核心壁垒

钛合金产业链的上游是钛金属冶炼行业。这个行业主要通过对钛铁矿或金红石进行冶炼，从而得到含钛量较高的海绵钛。接着，经过熔铸等工序，就能得到钛锭、钛合金或钛粉。然后，通过加工处理，比如轧制、铸造、锻造或粉末冶金等方式，就可以获得钛加工材。产业链的下游企业会购买钛合金零部件，并将其应用到各自的领域中。

钛元素在地壳中含量高，但因其活性大，提炼起来较为困难，需要经过多次氧化还原过程才能达到工业应用的品位，所以提炼加工难度大。通常会采用氯还原法来提纯金属钛，熔炼时采用多次真空电弧熔炼工艺。而且钛合金的变形抗力较大，属于难变形材料，再加上钛合金材料制备工艺复杂、流程长等原因，导致其成本较高。钛原料需求发生升级，质量要求有所提升。我国钛工业历经几十年的发展，从 20 世纪开始，其需求领域从以传统化工为主，逐渐转变为以航空航天、船舶、海洋工程和高端化工装备为主。同时，钛原料的需求也从原先以工业级海绵钛（2 级）为主，转变为以航空级海绵钛（0 级）为主。并且，对钛原料的批次稳定性以及质量要求变得更高了。

目前国内海绵钛生产的原料主要依靠进口。航空级海绵钛需求在快速增长，军工行业对原料的稳定供应以及品质提出了更高要求。我国绝大多数海绵钛生产企业没有自己的钛矿砂资源，这给高端钛产品的长期稳定供应、产品质量和成本带来了很大影响。

海绵钛价格波动主要受供求关系影响。海绵钛是钛产品的核心原料。它在钛材生产成本中占比超 80%。它是影响行业利润的重要因素。其价格波动主要受供求关系影响。2014 至 2016 年，我国海绵钛产业受库存积压、中低端钛材产能过剩及需求下降等多种因素影响。在此期间，其价格一直处于低位。后来，伴随下游需求的逐步修复。海绵钛价格开始逐步回暖。从 2016 年 6 月末的 4.65 万元/吨涨至 2019 年 8 月的 8 万元/吨左右。2021 年初到现在，因为“双控”等方面的因素产生影响，海绵钛的上游原材料，像镁锭、四氯化钛等，其价格一直在上升。海绵钛的价格也在不断上涨，到 10 月份的时候，价格已经突破了 8 万元/吨。近两年海绵钛产能扩张速度很快。从长期角度来看，海绵钛的价格走势将由高端需求持续提升以及下游产能不断扩张这两种因素来共同主导。在需求和供给都提升的情况下，海绵钛的价格将会逐渐趋于稳定。

国内高端钛合金的主要需求领域是航空航天、军工装备等。从价格方面来看，大约在 30 万到 40 万左右。我们可以看到西部超导的吨钛价格以及毛利率，其产品主要为军品钛合金，明显高于宝钛股份和西部材料。宝钛股份和西部材料具有较大比例的民品钛合金生产。值得注意的是，军品价格相对固定，这使得公司成本的波动难以向下游转移。所以，海绵钛价格的波动会对军品毛利率产生影响。通常情况下，海绵钛价格每提升 1 万元，对军品钛合金毛利率的影响约在 3%左右。

存在“卡脖子”情况，且差距在不断缩减。目前，我国高端需求所使用的航空级海绵钛、3D 打印用钛粉、航空紧固件用钛合金棒丝材、船舶用钛合金宽厚板坯等产品，因在批次稳定性方面与国外相比仍有一定差距，所以仍需进口，部分关键核心技术尚未完全实现自主可控。不过，凭借国内企业的装备进步和技术创新，差距正在逐步缩小，产品质量也在不断提升。

行业整体盈利能力进一步增强。在军工等高端行业需求的拉动下，我国钛材产量呈现出连续第 6 年稳步增长的态势。2015 年我国钛材产量为 4.86 万吨，到 2020 年上升到 9.70 万吨，产量增长几乎翻倍。

高端用钛的占比仍然较低，而未来的增长空间较为广阔。从全球市场的需求结构方面来看，钛合金主要被应用于航空工业、国防军工以及其他工业这些领域。在这些领域当中，在航空工业方面的应用需求是最大的，大约占据 50%的比例，并且主要是用来制造飞机和发动机的。国内与之对比，钛制品需求结构差异显著。在北美和欧盟地区，尤其是美国，这些地区拥有发达的航空航天和军工国防工业，这里 50%以上的钛制品需求源自航空航天和军工国防领域。我国是全球最大的钛金属生产国和消费国之一。我国钛制品需求大多来自化工领域，其应用主要是抗腐蚀材料，技术含量相对不高。航空航天领域的高端需求，尽管近两年占比有所上升，但仍仅占 18.4%（1 万吨）左右，远远低于国际平均水平。

“十四五”期间军队建设加快，航空航天领域会进一步带动钛合金行业的景气度。从 2021 年开始，中国的“十四五”规划以及军队现代化建设正式迈入加速阶段，有望进一步推动航空航天、军工装备等高端领域对钛的使用大幅增加。尤其在航空领域，随着我国大飞机自主建设的推进以及军机迎来快速换代的时期，军民两方面的飞机需求将会持续增多。我国航空领域实现了大跨越式发展，这会带动产业链相关公司加快转型并不断成长。航空需求的放量能够极大地带动高端钛材的需求，从而推动行业呈现高景气的发展态势。从钛合金在飞机中的应用情况来看，民机中钛合金的应用比例约为 5%至 15%，军机中约为 10%至 30%。

民机领域方面，依据中国商飞公司的市场预测年报（2021 - 2040）。预计在 2021 年到 2040 年期间，中国将会累计交付 9084 架新的飞机。倘若这些新增的飞机全部都是我国自己生产的型号，那么预估未来二十年钛合金的需求总量为 38 万吨。再算上商用飞机发动机的 11 万吨需求，民用航空的需求总量将会达到 50 万吨左右，其市场空间达到 2000 亿规模。

1.4、钛合金的“百货商店”与“专卖店”式竞争格局

军用高端钛合金与国外不直接竞争，然而仍存在一定差距：近年来，我国钛合金材料的研究工作取得了显著进展。但在高端领域，用钛合金产品的品质与国外相比仍有很大差距，像钛合金挤压型材、模锻件、大型钛合金宽厚板、大型钛合金铸件、航空紧固件用钛合金棒丝材等。我国钛行业亟需提高产品品质，以充分满足国防军工对钛合金的发展需要。目前国外的主要厂商包含日本东邦钛公司、美国钛金属公司以及俄罗斯 VSMPO-AVISMA 等。因为各国对于军工材料的出口都有着严格的限制，所以在目前国内高端钛合金军工市场方面，基本上不会遭遇到来自国外公司的竞争。未来我国民用航空大飞机落地批产后，一方面会打开市场空间，另一方面也会在民用航空钛合金领域与国际钛合金龙头企业形成竞争。

钛加工行业形成了以国有大型企业为龙头的格局。目前，我国钛加工行业历经近 10 年的结构调整与转型升级。已涌现出以宝钛股份、西部超导、西部材料和金天钛业等国有大型企业为代表的一线龙头企业。这些企业凭借各自多年的行业技术积累和背景。无论是在产量方面，还是在利润水平方面，都取得了近 10 年来的最佳成绩。

“十四五”期间纷纷出台扩产计划：2021 年，三家钛合金上市企业各自公告了扩产计划。2020 年，宝钛集团提出在“十四五”末，要使钛材市场占有率居世界第一，并且钛材产量达到 5 万吨的目标计划。西部材料预计其募投项目达产后，钛合金总体产能能达到 1 万吨。西部超导预计其募投项目达产后，钛合金产能将超过 1 万吨。综合来看，这三家企业到“十四五”末期，钛合金总产能将超过 7 万吨，我们预计其中军品产能有望达到 3 万吨左右。

宝钛、西部超导和西部材料同源，从历史角度来看，原先这三家是一家，它们是国家为建设军工而设立的服务研究地，最早在宝鸡是研究院与加工厂并存的形式，这种情况一直持续到 80 年代中期。之后，研究院独立出来成为西北有色金属研究院，并从宝鸡搬迁到了西安，随后先后成立了西部材料和西部超导。西部材料起初从事稀有难熔金属。随后，西部钛业与西部材料进行了重组，在此过程中加入了钛合金业务。西部超导最早是进行超导材料的研发与生产，而钛合金业务是其后发展才加入的。

目前来看，因为有历史地位的存在，宝钛成为产业化时间最长、规模最大且材料品种最齐全的钛合金生产企业，可将其视为钛合金的“百货商店”。西部材料与西部超导的实控人都是西北有色金属研究院，所以存在同业竞争限制，这导致西部材料主要生产钛合金板材和管材，西部超导主要生产钛合金棒丝材。两家在各自的领域都具有较强的竞争力，它们可以被视为某一类钛合金的专门店铺。

1.5、小结

钛合金具有密度低的特点，在航空航天等领域得到广泛应用；钛合金具有比强度高的特点，在船舶军舰等领域得到广泛应用；钛合金具有耐蚀性好的特点，在航空航天等领域得到广泛应用；钛合金具有导热率低的特点，在船舶军舰等领域得到广泛应用。目前，我国钛行业正在进行结构性调整且已初见成效。过去主要是中低端化工、冶金和制盐等行业有需求，如今正快速转向中高端的军工、高端化工（PTA 装备）和海洋工程等行业发展。行业利润也在发生变化，由上述中低端领域逐步快速向以军工为主要需求的高端领域进行转移。“十四五”到来了。在下游需求旺盛的环境中，高端军用钛合金供不应求。行业迎来了高端产能快速扩张的时期。

2、高温合金——现代物理冶金学和冶金工艺的集大成材料

2.1、高温合金是现代航空发动机的基石

高温合金以金属镍、铁、钴元素作为基体。它能在 600℃及以上的高温环境下。在这样的高温下，它可以承受一定的应力并长期工作。同时，它还具有优异的抗氧化能力和抗腐蚀能力。它属于一类先进的结构材料。

高温合金的最大特点并非其绝对熔点极高。它在高温下能保持良好特性：纯金属材料中虽有熔点高达 2000℃以上的，像钨（3390℃）、钽（2996℃）、钼（2610℃）和铌（2468℃）等。然而，在远低于其熔点时，其力学强度会迅速降低，且高温氧化、腐蚀严重。正因如此，极少用纯金属直接当作超耐热材料。高温合金在复杂工作环境下相比普通金属具有优异的性能，具体表现为：高温强度方面表现出色；抗氧化性良好；抗热腐蚀能力较强；抗疲劳性优越；断裂韧性较好；内部组织稳定且使用可靠。然而，高温合金的制备难度较大，欧美将其称为超级合金。剑桥大学材料学家 R.W.Cahn 教授曾这样说：高温合金将现代物理冶金学和冶金工艺的所有资源结合并加以利用，这显示了人类为达成极富挑战性的目标而取得的卓越成果。

航空领域方面：在现代的航空发动机里，高温合金所占的总重量比例为 40%至 60%。

高温合金主要应用于航空发动机。航空发动机被称作“工业之花”，它是航空工业中技术含量最高且难度最大的部件之一。对于作为飞机动力装置的航空发动机来说，尤其重要的是金属结构材料需具备轻质、高强、高韧、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能，而这些性能要求几乎是结构材料中最高的。现代燃气涡轮航空发动机里，高温合金材料的使用量占发动机总重量的比例在 40%到 60%之间。 高温合金材料在现代燃气涡轮航空发动机中，其用量占发动机总重量的 40%至 60%。 在现代燃气涡轮航空发动机这一领域，高温合金材料的用量占发动机总重量的 40%到 60%的范围。 现代燃气涡轮航空发动机中，高温合金材料的用量在发动机总重量方面占 40%至 60%。 对于现代燃气涡轮航空发动机而言，高温合金材料的用量占发动机总重量的 40%至 60%左右。

高温合金主要用于以下发动机四大热端部件：燃烧室；导向器；涡轮叶片；涡轮盘。此外，还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。航空发动机的技术进步与高温合金的发展紧密相关，军用航空发动机通常能够用其推重比（推力/重量）来综合评定发动机的水平。提高推重比最直接有效的技术措施在于提高涡轮前的燃气温度。所以，高温合金材料的性能以及其选择，成为决定航空发动机性能的关键要素。随着航空装备持续升级，对航空发动机推重比的需求在不断提升，发动机对高性能高温合金材料的依赖程度也越来越高。

航天领域方面：高温合金材料技术的发展，会对航天发动机的研制水平产生直接影响。

高温合金主要应用于航天器的动力部分，像火箭或导弹等的动力部分（如液氢液氧、液氧煤油、燃气涡轮、冲压发动机等），用于承力热端部件，比如涡轮泵弯通、法兰盘、石墨舵紧固件等；同时还包括火箭的涡轮转子、燃烧室等。航天发动机的特殊工作环境要求其使用的材料需能承受高温、高压、温度梯度变化大、动态载荷高以及特殊介质的考验，所以对材料的综合性能和加工性能有很高要求。高温合金材料在航天发动机中占比相当大，接近总重量的一半，其技术的发展会直接影响航天发动机的研制水平。

高温合金材料技术的发展会对航天发动机研制水平产生直接影响。火箭发动机性能之所以落后，其根本原因是高温合金材料存在差距。火箭发动机燃烧室要承受 3000 至 4000℃的高温、20MPa 的高压以及 2500 至 5000m/s 的高流速燃气冲刷，对高温合金材料的要求极为苛刻；高性能涡轮泵需要承受超低温液氧和燃料的冲刷，并且转速高、压力大，密封性要求也高，它是液体火箭发动机最核心的部件，给高温合金原材料及制造工业提出了很高的要求。

2.1.3、船舶军舰：集中应用在舰船的动力装置中

高温合金在船舶军舰中的应用主要集中于动力装置的结构件以及动力装置中大量使用的高温螺栓。世界各国的舰艇动力设备分为主动力（主要为大型柴油机或核反应堆）和辅助动力（主要是燃气轮机），这两部分都需要用到大量的高温合金。柴油机有热效率高以及功率范围广等优点，在舰船动力装置中所占份额很大。大型柴油机的预燃室喷嘴、高温耐腐蚀的弹性件和紧固件、气阀和气阀座合金、增压涡轮、增压器以及排气系统会用到高温合金。燃气轮机中需要用到高温合金的部位有空气压缩机、燃烧室、叶轮系统以及齿轮减速器。气体喷射到叶轮上，其温度高达 1300℃。所以，叶轮系统必须选用高温合金材料。

2.2、分类多、品种多，对研发实力、经验积淀要求高

高温合金的分类方法有多种：其一，按主要元素来分，有铁基、镍基和钴基这三类高温合金；其二，按制备工艺划分，包含变形（牌号 GH）、铸造（等轴晶——牌号 K、定向柱晶——牌号 DZ 和单晶——牌号 DD）、粉末（牌号 FGH）以及金属间化合物高温合金（牌号 JG）这四大类高温合金；其三，按强化方式来看，有固溶强化、时效强化、氧化物弥散强化和晶界强化。

镍基高温合金应用范围很广：它比铁基和钴基的应用范围都广，占比达到 80%，主要是因为在高温时强度更高；铁基高温合金是从不锈钢发展而来的，其优势在于有较好的中温力学性能以及良好的热加工塑性，合金成分较为简单，成本也较低；钴基高温合金在高温强度、抗热腐蚀和抗氧化能力方面具有一定优势，然而钴是一种重要的战略资源，世界上大多数国家都缺少钴，所以钴基合金的发展受到了限制。钴基更适合用作高温静止零件的材料，而镍基更适合用作高温转动零件的材料。

变形高温合金占比高且种类多：其在高温合金总产量中占比超 70%，产品种类相对最多。在航空发动机中，可用于制造盘轴、机匣、燃烧室、紧固件等多种零件。铸造高温合金多用来制造航空发动机中机匣、叶片等结构复杂的零件。粉末高温合金主要用于航空发动机中的盘轴类锻件，通常其服役条件比变形高温合金更苛刻。高温合金的产业链，其上游是金属冶炼行业，主要是通过冶炼金属矿石来获取金属原材料。把金属原材料进行加工处理，像是轧制、铸造或者粉末冶金等方式之后，就能够得到变形高温合金、铸造高温合金或者粉末高温合金；产业链的下游企业会购买高温合金零部件，然后将其应用到各自领域的机械设备里。高温合金多数为非标准化产品，其产品类型会因下游需求的不同而有所差异。正因如此，高温合金产业链相对较短，并且属于以技术为核心的产业。

高温合金是军工材料领域盈利能力较强的品种之一，也是特钢行业盈利能力较强的品种之一。因其原材料成本高且制备工艺复杂，所以售价普遍较高。其售价通常在数万元到百万元之间，常见品种预计平均价格约在 15 万至 30 万元。

国外发达国家具有先发优势，而我国的高温合金起步相对较晚。20 世纪初期，高温合金在美国诞生，当时它被用作车站的防腐支架。从二战开始，高温合金的研制进入了高速发展阶段并且得到了大量应用。因为高温合金初期主要是为军事服务的，到了五十年代，英国、美国、前苏联等几个军事强国各自形成了自己的高温合金体系以及相应的高温合金行业。我国高温合金与其他军事强国相比起步较晚，在技术水平上以及生产规模方面，和美国、俄罗斯等国相比仍存在较大差距。近些年我国尤其加大了研制高性能航空航天发动机的力度，这使得高温合金材料在供应方面无法满足应用需求。在航天航空、国防等领域涉及的高温合金产品，发达国家将其作为战略军事物资，从不进行出口。这进一步加大了我国军用高温合金的缺口，同时也对我国高性能航空发动机的发展起到了制约作用。

供给与需求之间有较大缺口且仍依赖进口。国产高温合金在合金纯净度等方面与美、俄等国产品有差距，这些差距导致中国厂商主要集中于中低端产品制造，高端产品产能不足，故而仍依赖进口。目前中国高温合金生产企业的产能是有限的。在这种情况下，供给与需求之间存在着较大的缺口。燃气轮机与核电等高端民用领域所需要的高温合金，仍然主要依靠进口。（报告来源：未来智库）

2.3、高温合金供不应求，“两机专项”拉动需求

高温合金呈现供不应求的态势，其未来的增量将来自中国。高温合金乃是钢铁材料金字塔的顶尖材料。当下，由于世界航空制造业的分布状况，全球的高温合金主要消费地集中于欧美等航空制造业较为发达的国家或地区，尤其在航空制造业极为发达的美国；而中国以及其他各地的高温合金消费量相对较小。世界高温合金消费市场的统计数据显示，美国在其中是主要的高温合金消费市场，其占比达到 48%；欧洲位居其次，占比为 25%；亚洲地区的消费占比约为 22%，而其他地区的占比为 5%。

我国高温合金在近几年，其供需走势一直处于增长状态。年增速维持在 20%到 30%之间。整体呈现出供不应求的态势。2019 年，我国高温合金的市场规模达到了 169.8 亿元，与上一年相比增长了 33.52%。国内高温合金的产能供给方面是有限的，长期以来一直存在着较大的供需缺口。统计显示，2019 年我国高温合金的产量约为 2.76 万吨。然而，高温合金的整体市场需求约为 4.82 万吨。由此可知，供需之间存在着 2.06 万吨的缺口。

“两机专项”正加快推进，高温合金的潜在需求有所提升。“两机专项”主要涵盖航空发动机和燃气轮机这两个重大专项，并且这两种发动机的基本原理是相同的。燃气轮机专项的主要目标是，在 2020 年实现 F 级 300MW 燃机的自主研制，在 2030 年实现 H 级 400MW 燃机的自主研制。

在火箭发动机领域，我国的“长征”系列火箭以及“神舟”系列飞船，其发动机的核心部分都运用了高温合金材料。2021 年，中国全年的发射次数首次突破了 40 次。预计在“十四五”期间，我国航天的发射次数有希望超过 200 次。《液体火箭发动机的结构质量》表明，火箭发动机的核心部件涡轮泵，其质量在发动机质量中所占比例为 20 - 26%。同时，燃烧室的质量在发动机质量中所占比例为 1.2 - 3.3%。我国未来的主力运载火箭长征七号所采用的 YF - 100 液氧 - 煤油火箭发动机，单台的质量是 1.9 吨。每枚火箭会采用 6 台 YF - 100 火箭发动机。那么每枚火箭的涡轮泵及燃烧室总质量，也就是每枚长征七号火箭所用的高温合金部件质量约为 2.88 吨。我们假设每枚火箭所用的高温合金质量大概在 3 吨左右。按照 20% - 25%的成材率来计算，预计在“十四五”期间，我国火箭发射需求的高温合金在 2400 - 3000 吨之间，每年的需求或许会超过 500 吨。

燃气轮机在发电、船舰和机车动力、管道增压等能源、国防、交通领域广泛应用，它是关系国家 安全和国民经济发展的高技术核心装备，属于高科技产业。燃气轮机可分为微型、轻型和重型三类，而重型燃气轮机是我国需重点发展的对象。在舰船领域，我国与欧美等军事强国的差距巨大。当前，国外的现代大、中型水面舰艇都基本将燃气轮机作为主要动力装置。同时，国外的高性能舰船也基本采用燃气轮机作为主要动力装置。

1981 年到 2008 年期间，国外舰船动力装置的统计数据显示，有四分之三的水面舰船采用了燃气轮机（包含柴 - 燃联合的形式）。与之相比，我国军舰在动力方面采用燃气轮机的比例远远低于那些老牌的海军强国。舰艇将燃气轮机作为动力，这是未来军舰进行升级换代时的必然走向，其替代的空间是非常巨大的。我国 QC280/QD280 等舰船燃气轮机问世了，这标志着我国国产舰船用燃气轮机实现了国产化。假如单台燃气轮机的重量是 25 吨，其中高温合金的重量占比为 40%，成材率是 25%。我们预估在未来 10 年里，我国舰船对高温合金的需求量大约在 3.6 万吨左右。

在民用领域，发电用的燃气轮机以及天然气传输用的燃气轮机，在“西气东输”和“北气南下”这些工程以及“双碳”政策的支持下，未来都将成为重点的建设项目。其中，燃气发电项目具有能源转换效率高的特点，同时污染物排放少，还能快速启停且运行灵活。两机项目除外，高温合金在汽车、核电等多个领域有应用。过去五年，我国高温合金需求量的年复合增速约为 19%。我们以约 15%的增速对十四五期间进行测算，预计到 2025 年，我国高温合金年需求量将超过 10 万吨，市场规模有望超过 300 亿元。

2.4、竞合关系为主，共同满足市场需求

国际方面高温合金行业呈现出这样的特征：高温合金行业要保障企业正常运行，就必须依托强大的生产和研发技术。并且该行业无论是军品还是民品，都涉及到产品认证问题，尤其是军品的认证，其周期长且审核严格，这可以说是为该行业构筑了天然的进入壁垒。在全球范围内，仅有不超过 50 家企业具备生产航空航天用高温合金的能力，这些企业主要集中在美、英、法、德等国，从而使得该行业呈现出寡头特征。国际因科合金公司等公司主要承担母合金的冶炼与生产任务，三大航空发动机生产商（通用电气等）主导先进高温合金，如粉末高温合金和单晶高温合金，少数企业如 PCC、ATI 等在产业链布局方面较为广泛。我国方面，技术较为成熟的变形合金以及等轴合金开始逐步替代俄罗斯和美国的高温合金，在未来，国产化率将会逐步提升。

我国已形成生产基地，规模有一定程度，技术装备较为先进。高温合金，尤其是高性能高温合金的市场，目前仍主要依赖进口。然而，随着国产化的需求越来越迫切，国产企业发展态势十分迅猛，开始承担航空发动机、燃气轮机等高端装备所需高温合金的研制和生产任务。中国高温合金的研发起始于 20 世纪 50 年代。历经 50 多年的发展历程。如今已构建起自己的高温合金体系。并且目前已打造出具有一定规模且拥有较先进技术装备的生产基地。一类是有抚顺特钢、宝钢特钢、长城特钢等特钢企业所形成的高温合金冶炼基地；另一类是以钢研总院、中科院金属所、北京航材院为代表的研究、生产基地，像钢研高纳、中科三耐等；同时，一些民营企业凭借自身的战略发展以及研发投入，在高温合金领域逐渐发展壮大，成为行业内重要的组成部分，例如图南股份、隆达股份等公司。

2.5、小结

高温合金具有耐高温的特点，在航空航天领域应用广泛；高温合金具有高强度的特点，在船舶军舰等领域应用广泛；高温合金具有耐腐蚀的特点，在航空航天等领域应用广泛；高温合金具有抗疲劳的特点，在船舶军舰等领域应用广泛；它是动力装置向更高性能发展的重要物质基础。现阶段我国高温合金产业整体处于供不应求的状态。目前，全球高温合金技术被老牌军事强国美国、欧洲、俄罗斯所掌握。我国高温合金产业在近些年不断加速追赶，但在产品方面仍有差距。这些差距的根源体现在技术及经验的积累方面。

3、铝合金——军事工业中应用最广泛的金属结构材料

3.1、低成本及高模量，军工行业竞争优势明显的结构材料

铝是地壳中含量最为丰富的金属元素。它是世界上产量和用量仅次于钢铁的有色金属。其密度仅为 2.7g/cm³，大约是钢的 1/3。因为纯铝比较软且强度低，所以通过在铝里面加入少量的元素（像镁、铜、锌、硅、锂等），从而制得性能更加优良的铝合金。铝合金具有优良的力学性能和抗腐蚀性能。它是工业中应用最为广泛的一类有色金属结构材料。在建筑、航空航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业等领域已被大量应用。

铝合金在力学方面具备优良性质：其密度低，强度较高，模量高。铝的密度是 2.7g/cm，与其他金属相比，它的质量较轻，只是钢的 1/4，所以适合用于对轻质化要求较高的领域；在化学性质方面，因为铝合金在空气中的表面能生成一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜能保护自身防止深层氧化，所以它具有出色的耐腐蚀性质，其化学组成也十分稳定。铝合金的塑性较为良好，能够加工成各种不同的型材。它具备优良的导电性以及导热性，正因如此，在工业领域中被广泛使用，其使用量仅排在钢之后。当下，行业内已经出现了 250 多种不同成分的铝合金。为了便于进行区分，依据合金成分的差异，我国采用国际通用的四位数字牌号法来对其进行分类，这样便于在生产现场进行标记，也便于记忆和计算管理。铝合金在军事工业中被应用，主要有铝锂合金，还有 2XXX（A1-Cu-Mg）系列的铝合金以及 7XXX 系列的铝合金等。

铝锂（Al-Li）合金是近年来航空材料中发展极为迅猛的轻量化材料。它具有密度低的特点，同时弹性模量高、比刚度高。其疲劳性能良好，耐腐蚀。在取代常规铝合金后，质量能够减轻 10%-20%，刚度也能提高 15%-20%。我国自主研制的 Al-Li 合金，其牌号数量极少。其中只有 1420 合金得到了应用，而 C919 客机使用的铝锂合金是由美国铝业公司提供的。在国内，我们仅能够生产 1420、2195、2197、2A97 等有限的合金牌号，在航空高端应用领域，这些合金牌号尚未实现工业生产。正因如此，开展新型铝锂合金设计、超大规格铸锭制备以及深加工技术就具有重要意义。

2XXX（A1-Cu-Mg）系铝合金，它的抗拉强度很高，韧性也很好，疲劳强度同样高。并且它具备良好的耐热性能、加工性能以及焊接性能。正因如此，它被广泛地应用于空天领域、汽车领域以及兵器工业等领域。国外以 2024-T351 铝合金厚板为基础，开发出了具有不同性能匹配的铝合金，如 2324、2624 等，这些铝合金用于机翼下翼面，具有不同的强度、韧性、疲劳和耐腐蚀性能，并且已实现装机应用。我国装备型号正朝着轻量化、长寿命、高可靠、低成本的方向发展。这对机身蒙皮材料的断裂韧性、抗裂纹扩展能力以及耐蚀性能提出了较高要求。因此，迫切需要开展高损伤容限 2XXX 系铝合金的开发工作。未来，复合微合金化将成为 Al-Cu-Mg 系高强铝合金的一个重要发展方向。

7XXX 系铝合金具有较好的耐应力腐蚀性能，它是铝合金中强度最高的系列，在国际上被公认为航空主干材料。最近，国外开发出了 7055 合金（Al8Zn - 2.05Mg - 2.3Cu - 0.16Zr），此合金在 T77511 状态下的屈服应力超过了 620MPa，并且被用于波音 777 飞机，实现了减重 635kg 的效果。目前我国航空领域使用的 7XXX 系铝合金，在合金设计和制备加工技术方面缺乏系统性，一些产品不得不完全依赖进口。开发新型的 7XXX 系铝合金是具有重要意义的。

铝合金应用成本较低且竞争优势明显。以铝锂合金为例，在铝合金中加入锂，这样做既能降低其密度，又能提高弹性模量。具体来说，向铝金属中每添加 1%的锂，铝合金的密度就会下降约 3%，而其弹性模量则会上升约 6%。正因如此，铝锂合金成为了复合材料（碳纤维复材）强有力的竞争产品。波音飞机公司测试表明，用铝锂合金制造波音飞机，能使飞机重量减轻 14.6%，能节省 5.4%的燃料，能让飞机制造成本下降 2.1%，还能使每架飞机每年的飞行费用降低 2.2%。

铝锂合金的成本大概只是复合材料（碳纤维复材）成本的 10%。这使得它在应用方面有着显著的比较优势。因此，铝合金成为了武器轻量化首选的轻质结构材料。铝合金在航空工业方面，主要用来制造飞机的蒙皮等部件；在航天工业中，它是运载火箭和宇宙飞行器结构件的重要材料；在兵器领域，铝合金已成功用于步兵战车和装甲运输车上，并且一些新型榴弹炮炮架也大量采用了新型铝合金材料。

航空领域方面：其占比在逐渐减少，不过主要是以高性能铝合金来进行应用。

铝合金在航空产业中主要被用作结构材料。其中包括蒙皮、框架、螺旋桨、油箱、壁板和起落架支柱等。依据飞机不同的使用条件和部位，主要使用了三种铝合金。第一种是高强铝合金，主要用于飞机机身部件、发动机舱、座椅、操作系统等；第二种是耐热铝合金，主要用于靠近发动机的机舱、空气交换系统等；第三种是耐蚀铝合金，主要用于水上飞机。同时，铝的资源丰富，铝合金性能优良，易于加工成形，价格合理，可回收性强。并且，随着材料合金化与制备技术的不断进步，保证了铝合金在航空领域有很强的竞争力，所以它一直是军用飞机结构的首选材料。

国产涡扇支线客机 ARJ21 选用了铝合金，这些铝合金符合国际先进标准，也就是美国航空材料标准（AMS），包含板材、箔材、型材、管材、棒材、锻件等多种规格。铝结构质量占总质量的 75%。选用的铝合金与 B777 飞机选用的基本一样，在飞机的主要结构件上选用了综合性能较好的第四代高强耐损伤铝合金。机翼下壁板使用的是高损伤容限型的铝合金。机翼上壁板采用的是高强耐蚀的预拉伸厚板。其他承力构件，像机翼梁、机身桁条、机身框架、隔框、机翼上桁条、翼肋和翼梁等部位，也大量使用了铝合金。

3.1.2、航天领域：轻量化关键结构件

中国的长征一号火箭到长征四号火箭的结构多由金属板材和加强件构成硬壳、半硬壳式结构，其材料多为比强度和比刚度高的铝合金，也采用了一部分不锈钢、钛合金和非金属材料，不过铝合金在结构材料总质量中占 70%以上，并且在任何发射航天器的火箭到航天器上都使用了铝。长征一号至四号火箭的结构材料大多为铝合金。其中，2024 铝合金与 7075 铝合金被广泛采用，同时也有 2219 铝合金被使用。并且，铝合金还被用于制造燃料箱和助燃剂箱。在航天产业开发的初期，美国使用的是 2014 铝合金，之后，随着自动焊接技术的开发与成熟，便改用了 2219 铝合金。

3.1.3、船舶军舰：在舰艇上广泛应用

铝合金在舰艇建造中应用广泛。建造航空母舰时会应用铝合金；建造巡洋舰时会应用铝合金；建造护卫舰时会应用铝合金；建造导弹驱逐舰时会应用铝合金；建造潜艇时会应用铝合金；建造快艇时会应用铝合金；建造炮艇时会应用铝合金；建造登陆艇时也会应用铝合金。铝合金在航母上有多处应用部位。其中包括飞机起飞和降落的部分甲板，还有巨大的升降机。同时，也应用于大量管道。此外，还覆盖到舷窗盖、吊灯架、门、舱室隔壁、舱室装饰、家具、厨房设备以及部分辅机等。例如，美国“企业”号航空母舰的四个巨大升降机是用铝 - 镁合金焊接而成的。“辽宁”号航母使用的铝材约为 650t，其所用的合金大多是 5052 以及 6063。

快艇艇体材料和高速船船体材料的应用：一般要求在能保证足够强度和刚度的情况下，尽量让质量减轻，同时要求材料具备良好的耐海水腐蚀性能以及可焊性。美国拥有 300 多吨的大型反潜水翼研究船、200 多吨的炮艇及导弹水翼艇等。还有 PTF 级快艇、LCM8 登陆艇等。这些大多采用 5×××系铝合金焊接结构。其应用涵盖鱼雷快艇、巡逻艇、炮艇、水翼艇、登陆艇、气垫船、双体船、地效翼船以及美国新型铝合金无人水面艇等。铝合金在民用船舶上也有广泛应用，比如油轮的内衬板主要是 5054 合金，每艘 3 万吨级的油轮用铝超过 1000t。日本在民用船舶制造方面较多地使用铝材。渔船大量使用铝合金，渡船也大量使用铝合金，游船同样大量使用铝合金，大洋型游轮同样大量使用铝合金。（报告来源：未来智库）

3.2、产业链正在向高端铝材方向深化发展

铝合金依据加工方法可分为“形变铝合金”与“铸造铝合金”这两大类。铸造铝合金在进行合金熔炼之后，会直接进行浇铸成型。铝锌合金按化学成分划分，常用于制作模型、型板及设备支架等。铸造铝合金的合金元素含量 一般多于相应的形变铝合金的含量。

铝合金产业链的上游是金属矿开采及冶炼行业。这个行业主要由铝土矿开采、氧化铝提炼、电解铝生产这三个环节构成。对电解铝进行加工处理（主要是铸造和轧制）之后，就可以获得铝合金铸件、铝板带以及铝型材等产品。产业链下游的企业购买铝加工材，然后这些铝加工材被广泛应用于建筑、汽车、航天航空、船舶、包装等领域。

铝的加工生产方式较为多样。行业正朝着高端铝材的方向不断深化发展。尤其在大交通领域有着广泛应用，具体包括中厚板、薄板带以及各类型材。其中，中厚板系列涵盖的方面主要有航空用板、船舶用板、轨道车辆用板、容器罐体用板等；薄板带系列涵盖的方面主要有航空用薄板、汽车用板、船体用板、罐盖拉环料等；型材系列涵盖的方面主要有建筑型材、车用型材以及动车组用铝型材等。整体而言，铝合金的市场需求比较大。在高端产品领域，对品质和技术的要求较高。所以，国内有技术实力的大型铝合金企业在议价方面能力较强，而中小型铝合金企业的议价能力相对偏弱。

国外具有先发优势，在高端领域形成了一定的霸权态势。工业发达国家在铝合金材料的开发与应用方面，历史较为长久，具备良好的基础，研究积累十分雄厚，铝合金材料体系的系统性较强，产业技术水平也较高。俄罗斯等工业强国也较早开展了铝合金材料的研发工作，同样申请了大量的铝合金牌号，这些牌号也被广泛应用于汽车、船舶、空天等领域，现在已在这些领域形成了一定程度的专利霸权。“十三五”期间取得了显著进步，然而相当一部分高端材料无法实现自给：“十三五”以来，我国在铝材生产能力方面取得了巨大进步，技术水平也有了显著提升，铝材的产量位居世界首位。并且，我国自行研发的新型高强韧铸造铝合金、第三代铝锂合金以及高性能铝合金型材，其性能都达到了国际先进水平。《变形铝及铝合金化学成分》（GB/T3190—2020）里，近 10 年我国新增了 29 个国产铝合金牌号。在国防领域以及汽车等领域，部分品种将进口产品替代了。

铝合金产业仍以轻量化等端应用为发展重点：轻量化是推进节能减排、碳中和以及实现绿色发展的重要方式。铝合金凭借在轻量化应用里的成本和物化优势，在这一过程中依然是重点发展的领域。尤其是高端铝合金，存在进口替代的空间。在保障我国材料安全的环境下，国家也对铝合金领域的发展政策给予了大量支持。国内 124 个工业部门里，有 113 个部门都与铝相关。铝的行业关联度达到了 91%。所以，在这些关联行业中，做好铝材料的推广工作，其前景是很广阔的。

3.3、中国已经成为世界最大的铝产业制造和消费国

2020 年全球氧化铝产量为 13421 万吨且同比增长 1.41%。2020 年中国氧化铝产量总计 7035.3 万吨，此产量占全球氧化铝产量的 52.42%。2020 年全球原铝产量为 6526.7 万吨，并且同比增长了 2%。2020 年中国的原铝产量是 3731.7 万吨，此产量占全球原铝产量的 57.18%。另外，中国的电解铝产量以及消费都超过了全球的一半比重。中国电解铝产量所占份额约为 57.18%，中国电解铝消费量在全球所占市场份额约为 58.97%。

3.4、低端竞争激烈，共同开拓航空等高端铝合金市场

国内铝加工行业企业数量众多，超过 1500 家，且规模大小不一。产能达到 20 万吨以上的约 25 家。目前国内铝加工企业装备水平呈两极分化态势，低端产品产能存在严重过剩的情况，然而高端铝材却仍需依赖进口。在世界范围内，民用航空铝材的主要厂商有美国铝业公司（Alcoa）、爱励铝业公司（Aleris）、凯撒铝及化学公司（Kaiser）、加拿大铝业集团（Alcan）等。国产大飞机有希望推动我国高端铝合金企业迅速发展，我国与国外这些企业在技术方面存在较大差距，尤其在合金研发与基础理论研究方面。国产大飞机 C919 的量产临近，这使得我国民用飞机制造行业即将迎来新的快速发展阶段，同时也给国内高端铝材制造企业带来了更多的商机。

3.5、小结

铝合金具有低密度的特点，在航空航天等领域应用广泛；铝合金具有高强度的特点，在船舶军舰等领域应用广泛；铝合金具有高模量的特点，在航空航天等领域应用广泛；铝合金具有耐腐蚀的特点，在船舶军舰等领域应用广泛；铝合金是整机设备向更轻质化发展的重要途径。铝合金在飞机上主要充当结构材料。比如蒙皮、框架、螺旋桨、油箱、壁板以及起落架支柱等都用铝合金制成。因为铝合金具有特别优异的耐腐蚀性能，所以完全能够满足海洋应用的需求。铝合金板材经常被应用于船舶的船体结构和隔舱等部位。

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精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站