（报告出品方/作者：广发证券，李莎）
一、方兴未艾：全球高温合金百年历程，中国后起之秀、任重道远
（一）性能特征：具备耐高温、抗氧化等优异物化性能，适用于复杂严酷
工作环境根据《中国航空材料手册》定义，高温合金又称热强合金、耐热合金或超合金（SupperAlloy），是20世纪初发展起的新型金属材料，可在~℃的高温、氧化以及燃气腐蚀条件下，承受复杂应力，且能长期可靠地工作。
高温合金可按照基础元素、制造工艺、强化方式等分类。根据《中国航空材料手册》，（1）高温合金按基础元素可分为铁基、镍基、钴基等高温合金。其中：镍基合金发展最快、使用最广，其次是铁基合金，与同类铁基合金相比，镍基高温合金的高温抗氧化性和组织稳定性相对较强；钴基合金由于资源有限，应用受到一定限制。
（2）按制造工艺可分为变形、铸造及粉末冶金高温合金等。根据中国金属学会数据，变形高温合金、铸造高温合金工作温度最高可达℃，可用于航空、航天发动机涡轮盘与叶片、燃烧室等热端部件。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的使用要求，是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘等高温部件的选择材料。（3）按强化方式可分为固溶强化、沉淀强化、弥散强化型三类。现代高温合金多数采用多种强化手段，以获得良好的综合性能。
（二）技术发展：欧美引领高温合金百年发展，我国持续进步、仍有较大提升空间
全球高温合金发展历程：历经百年，需求牵引、工艺进步、技术创新共同推进高温合金发展。根据SAMZHANG《AerospaceMaterialsHandbook》，高温合金最早诞生于20世纪初，20世纪30-40年代，随着燃气涡轮发动机用于飞机飞行以及喷气式飞机的普及，高温合金得到初步发展。20世纪50年代，真空冶炼技术（VIM）大规模普及，很多新的高温合金陆续产生；20世纪60-70年代，出现了新的高温合金技术（如定向凝固等铸造合金）；年至今，随着航空发动机的需求增长以及先进航空发动机对材料性能要求不断提高，高温合金材料技术继续发展，以单晶高温合金为例，单晶高温合金先后从第二代发展至第五代，以满足日益提高的性能要求。同时，冶炼工艺更加多元化，目前高温合金可通过双联或三联等多工艺联合生产，即通过真空感应炉+电渣重熔炉（VIM+ESR）、真空感应炉+真空自耗炉（VIM+VAR），或采用VIM+ESR+VAR生产。历经百年，全球高温合金能够持续发展至今的主要原因在于需求牵引、工艺进步以及材料研发创新。
我国高温合金的技术发展历程：军用航发为主要驱动力，历经六十载，从“对外学习”到“自立自强”。根据师昌旭院士《我国高温合金的发展与创新》，我国高温合金可分为三大发展阶段：
第一阶段：仿制前苏联产品，实现从无到有。年至20世纪70年代，当时的国际形势要求我国必须独立自主研制歼击机发动机WP-5、WP-6、WP-7、WP-8等所需的高温合金材料。在仿制前苏联高温合金的基础上开发形成了我国特色的工艺和生产路线，在此期间仿制出GH、K等一系列高温合金。
第二阶段：引进欧美技术，大幅提升性能与品控水平。20世纪70年代中至90年代中期，伴随着试制和生产仿欧美型号的航空发动机（特别是WS9、WZ6、WZ8），我国引进欧美技术、增添新的工艺设备，改善工艺并提高质量管理水平，成功研制一系列新的高温合金，包括高性能变形合金、铸造合金、定向凝固及单晶合金。这使得我国高温合金生产工艺技术和产品质量控制上了一个台阶，基本达到或接近西方发达国家水平。
第三阶段：精益求精，继续发展新工艺和高性能新产品。从20世纪90年代中至今，随着我国新型先进航空发动机的研制、生产，要求研制和发展高性能的新材料。为此我国开发了一批新工艺，研制和生产了一系列高性能、高档次的新合金，包括粉末涡轮盘材料FGH、单晶高温合金DD、DD等。此外，针对航天、舰船和地面用燃气轮机，也发展出了K、GH等新的高温合金材料。
目前，我国高温合金与世界先进水平相比仍有提升空间。经过六十多年发展，我国高温合金取得日新月异的进步，但与国外先进水平相比仍有较大提升空间。根据西部超导年11月7日《西部超导材料科技股份有限公司年度向特定对象发行A股股票证券募集说明书(注册稿)》、中超控股年11月15日《关于控股孙公司投资航空高温合金精密铸造项目的公告》，与国外高温合金相比，我国高温合金主要存在以下方面不足：冶金缺陷问题、组织均匀性问题、杂质元素控制问题、成本偏高，此外在精密铸件成形方面，我国仍存在精度低、重量大、生产率低等问题。
（三）坚持自主：材料性能与装备先进性相辅相成，必须坚持自主研制
材料与装备性能相辅相成，高温合金是推动装备技术升级的重要因素之一。根据新材料在线《年高温合金行业研究报告》，航空航天是高温合金主要应用领域、占比达55%。以航空发动机为例，航空发动机的性能与材料密切相关，根据王旭东等《加快高温合金发展、推动航空发动机研制》，军用发动机通常以推重比综合评定其技术水平，提高涡轮前温度是提高推重比最直接的途径。军用飞机的持续升级提高了对发动机推重比的要求，进而对高温合金的依赖越来越大、要求越来越苛刻。
以航空发动机涡轮为例，涡轮是热负荷和机械负荷最大的热部件，提升涡轮盘以及涡轮叶片所用高温合金材料性能，对提升发动机性能至关重要。根据中国工程院院士刘大响《一代新材料，一代新型发动机：航空发动机的发展趋势及其对材料的需求》，航空发动机性能的改进一半靠材料，新材料、新工艺和新结构构对推重比12-15一级发动机贡献率可达约2/3。
正是由于高温合金材料对提升国防装备性能至关重要，国外对我国先进高温合金材料施行进口限制。年，美、德、法等30余西方国家在奥地利维也纳签署《瓦森纳协定》(WassenaarArrangement)，协议成员国对控制清单上物项的出口实行管控，并在自愿基础上向其他成员国通报有关信息，协调控制出口政策。根据《瓦森纳协定》“第一类—特殊材料及相关设备”1.C.2节，°C下应力断裂寿命≥10,小时的镍合金属于管控对象。目前中国不属于协议成员国，因而高端高温合金受技术出口管制。根据西部超导《年度向特定对象发行A股股票证券募集说明书(注册稿)》，国际高温合金生产企业技术先进、产品种类齐全，但由于发达国家限制技术出口，一些国外公司的部分产品尚不向中国销售。因此，长期来看，伴随以军用航空发动机为代表的下游高端装备升级建设、高温合金产品的需求数量与技术要求不断提高，必须坚持自主研制高温合金。
目前，通过仿制改进、研发生产已过境外专利保护期的高温合金合金为行业通行做法。根据隆达股份年12月公告《发行人及保荐机构关于第二轮审核问询函的回复意见》，国际高温合金材料体系已成熟多年，大部分成熟机型使用的高温合金材料多数已过专利保护期。与成熟的国际体系相比，国内航空发动机和重型燃气轮机至少落后一代以上，故国内基在仿制基础上自主研发就可以满足现阶段产业需求。
仿制改进已过境外专利保护期的高温合金，属于自主研发。境外高温合金的专利中，在明确元素对于材料性能的影响机理后，列示主要化学成分范围。该范围既不涵盖所有元素（尤其是微量元素和痕量元素），也不说明杂质元素、气体元素的控制上限、也不会说明材料对应的特殊熔炼工艺和浇注工艺。特定牌号高温合金的专利保护失效后，境内外企业可参照专利列示的主要化学成分范围就主元素控制范围、微量元素和痕量元素控制上限、合金纯净度等方面进行优化，同时开展熔炼工艺和浇注工艺研究。因此，仿制改进已过境外专利保护期的高温合金，属于自主研发。
高温合金行业的自主发展需要国家长期大力支持。自上世纪50年代以来，之所以高温合金能够持续发展至今，核心原因之一是随着下游装备的发展升级，国家在政策、资金、人员等方面均为高温合金行业的发展提供了强力支持。根据《十三五材料领域科技创新专项规划》、《“十四五”原材料工业发展规划》，从过去至今，国家始终大力支持发展高温合金，将其作为工业转型升级、提升制造业核心竞争力的重要组成部分，要求围绕大飞机、航空发动机等重点应用领域，攻克高温合金等一批关键材料。展望未来，随着下游行业需求增长、以及国家政策持续支持，预计未来国产高温合金研制能力及产业化水平有望长期持续提高。
二、百舸争流：供不应求、进口替代有待加速，优质龙头提升“量”与“质”构建长期优势
（一）我国高温合金产业链基本完备，多数企业延伸布局产业链、提高综合竞争力
我国高温合金产业链基本完备，上市公司延伸布局上下游，提高综合竞争力。从产业链总体情况来看，我们将高温合金产业链划分为原材料、科研与设计、高温合金冶炼、零部件制造、下游应用等环节。从产业链的综合覆盖情况来看，目前国内高温合金产业链各个环节均实现了国产化覆盖。从各公司产业链布局情况来看，多数上市公司均上下延伸布局。以钢研高纳、图南股份、西部超导等公司为例，多数企业均同时覆盖了科研与设计、高温合金冶炼、零部件制造等环节。通过布局科研与设计，可使企业保持长期稳定的核心技术竞争力；通过布局下游零部件制造，一方面可扩大公司营收规模，另一方面，下游零部件具备小批量多品种的特点，因此产品附加值及毛利率相对较高。
航空航天是国内高温合金行业主战场，企业之间的产品布局各有差异。根据各公司