沈陽中科三耐新材料有限公司是一家按照國家有關(guān)法律規(guī)定，由中國科學院金屬研究所（下稱“金屬所”）高溫合金研究室鑄造高溫合金研究組整體改制，在沈陽高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)成立的規(guī)范的有限責任公司。

公司第一大股東是中國科學院金屬所，主要從事耐熱、耐腐蝕、耐磨損合金材料及其精密鑄件的研制、開發(fā)與生產(chǎn)的制造型企業(yè)。

屬所是材料科學與工程領(lǐng)域國際知名、國內(nèi)一流的研究所，有雄厚的學科積累，在國內(nèi)材料科學與工程科研領(lǐng)域有重要的地位，并在國際上有相當?shù)闹龋?999年中國科學院知識創(chuàng)新工程試點的統(tǒng)一部署中金屬所被批準成立“東北高性能材料研究發(fā)展基地”。

中科三耐從事耐高溫、耐腐蝕、耐磨損高溫合金材料及其精密鑄件的開發(fā)與生產(chǎn)，為我國航空、航天、船舶、能源、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域提供了一系列具有國際或國內(nèi)先進水平的產(chǎn)品，是中國航空發(fā)動機、燃機輪機等先進動力用透平葉片、高溫合金等主要生產(chǎn)基地之一。

公司主導(dǎo)產(chǎn)品包括“高溫合金母合金材料、中小型燃氣輪機熱端渦輪葉片、重型燃氣輪機熱端透平葉片、航空航天發(fā)動機用渦輪葉片、增壓器葉片、玻璃棉噴吹離心器等”。

高溫合金是特種合金材料中的一種。高溫合金一般以鐵、鎳、鈷等為基，是能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力條件下長期工作的金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強度、較好的抗氧化性、抗熱腐蝕性能、良好的熱疲勞性能、良好的塑性和斷裂韌性等綜合性能。

按照基體元素，鎳基高溫合金應(yīng)用范圍最廣，占比達80％，其次為鎳－鐵基，占比14．3％，鈷基占比最少，占比5．7％。

按照制備工藝，可以分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和新型高溫合金，其中變形高溫合金應(yīng)用范圍最廣，占比達70％，其次是鑄造高溫合金占比為20％。

我國高溫合金主要為“GH”系列的變形高溫合金和“K”系列的鑄造高溫合金，兩者牌號數(shù)量分別多達50＋和40＋，雖然型號較多，但規(guī)?；瘧?yīng)用的較少，其中GH4169合金用量最大，使用范圍最廣，被稱為高溫合金中的“萬金油”，廣泛應(yīng)用于航空航天、艦船、能源電力、汽輪機等領(lǐng)域。

變形高溫合金應(yīng)用范圍最廣，其適用于大批量、通用性強、結(jié)構(gòu)較為簡單的產(chǎn)品，如航空發(fā)動機當中的燃燒室、渦輪盤等。

產(chǎn)業(yè)鏈為︰經(jīng)過真空冶煉等工藝澆鑄成合金鑄錠，通過鍛造、軋制等熱變形制成餅坯、棒、板、管等材料，最后模鍛成渦輪盤和葉片等毛坯，經(jīng)熱處理后加工成渦輪盤、葉片等零件。

目前我國變形高溫合金供應(yīng)體系當中治煉和鍛造環(huán)節(jié)，參與者包括撫順特鋼、鋼研高納、圖南股份、西部超導(dǎo)等上市企業(yè)，寶武特冶、攀長鋼等非上市企業(yè)，以及北京航材院、中科院金屬所等科研單位（主要以研究為主，生產(chǎn)規(guī)模較?。?。

鑄造高溫合金可以通過鑄造工藝直接成型，主要用于制造形狀比較復(fù)雜的產(chǎn)品，如航空發(fā)動機當中的導(dǎo)向器、渦輪葉片等。

產(chǎn)品環(huán)節(jié)主要包括前端的母合金和后端的精密鑄件，母合金冶煉環(huán)節(jié)主要是圖南股份、鋼研高納、北京航材院、中科院金屬所（中科三耐）等，鑄件生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要是圖南股份和安吉鑄造。

可見，中科三耐的主要收入來自于母合金，屬于鑄造高溫合金，用于航空發(fā)動機精密鑄件的生產(chǎn)。國內(nèi)使用和在研的近20種抗熱腐蝕鑄造高溫合金以中科三耐為主。

高溫合金下游主要為航空發(fā)動機、燃氣輪機、核電和燃油汽車，全球高溫合金需求結(jié)構(gòu)中航空航天占比達 55％，其次是電力 20％和機械 10％領(lǐng)域。

高溫合金材料是制造航空發(fā)動機熱端部件的關(guān)鍵材料，比如渦輪（動）葉片、導(dǎo)向（靜）葉片、渦輪盤、高壓壓氣機盤、燃燒室、熱端機匣、加力燃燒室、尾噴管等部件都離不開高溫合金材料。

高溫合金從誕生之日就用于航空發(fā)動機，在現(xiàn)代航空發(fā)動機中，原材料占航空發(fā)動機成本約 50％，高溫合金材料的成本約占發(fā)動機成本的 40％，發(fā)動機關(guān)鍵的熱端承力部件全部為高溫合金，且具有不可代替性。

在航空領(lǐng)域，新型的先進航空發(fā)動機中，高溫合金用量占發(fā)動機總重量的 40％－60％，主要用于燃燒室、導(dǎo)向器、渦輪葉片和渦輪盤四大熱端部件，這些熱端部件必須具有不斷提高的承溫承載能力：

（1）燃燒室：是發(fā)動機各部件中溫度最高的區(qū)域，燃燒室內(nèi)燃氣溫度可高達 1500－2000°C，用于制造燃燒室的主要材料有高溫合金、不銹鋼和結(jié)構(gòu)鋼，其中用量最大、最為關(guān)鍵的是變形高溫合金。

（2）渦輪導(dǎo)向葉片：用來調(diào)整燃燒室出來的燃氣流向，是渦輪發(fā)動機上承受溫度最高、熱沖擊最大的零部件，材料工作溫度最高可達 1100°C 以上，大多采用精密鑄造鎳基高溫合金。

（3）渦輪葉片：渦輪發(fā)動機中工作條件最惡劣也是最關(guān)鍵的部件，其所承受溫度低于相應(yīng)導(dǎo)向葉片 50－100°C，但在高速轉(zhuǎn)動時，由于受到氣動力和離心力的作用，葉身部分所受應(yīng)力高達 140MPa，葉根部分達 280－560MPa，渦輪葉片材料大多也是精密鑄造鎳基高溫合金。

（4）渦輪盤：在四大熱端部件中所占質(zhì)量最大，是航空發(fā)動機上的重要轉(zhuǎn)動部件，工作溫度不高，要承受極大的離心力作用。在我國，渦輪盤中變形高溫合金 GH4169合金用量最大、應(yīng)用范圍最廣。

十四五期間我國存量軍機更換發(fā)動機產(chǎn)生的高溫合金需求量達 11．56萬噸，年均需求量 2．31 萬噸。結(jié)合新型裝備所需的高溫合金，預(yù)計十四五期間我國航空用高溫合金需求量共計 24．49 萬噸，年均需求量達 4．9萬噸。

中科三耐的母合金應(yīng)該大部分應(yīng)用于航空發(fā)動機的渦輪導(dǎo)向葉片、渦輪葉片這些領(lǐng)域。

燃氣輪機是高溫合金另一個主要用途，其高溫合金質(zhì)量占比在 40％至 60％。由于燃氣輪機噴射到葉輪上的氣體溫度高達 1300℃，因此葉輪需要用高溫合金來制造，燃氣輪機的結(jié)構(gòu)及原理與航空發(fā)動機類似，類比航空發(fā)動機，高溫合金在燃氣輪機上的質(zhì)量占比為 40％～60％。

燃氣輪機的應(yīng)用分為艦船用燃氣輪機和工業(yè)用燃氣輪機，以艦船應(yīng)用為主。目前我國國產(chǎn)艦船用燃氣輪機的技術(shù)問題已經(jīng)得到解決，已有 75％以上的海軍主力艦艇采用燃機動力，有望持續(xù)替代傳統(tǒng)的柴油機和蒸汽輪機動力。

2020 年我國共下水 23 艘軍艦，包括 12 艘護衛(wèi)艦、9 艘驅(qū)逐艦等。參考 LM2500 燃氣輪機重量，我們假設(shè)國產(chǎn)燃氣輪機重 25 噸，高溫合金重量占比 40％，成材率 30％，則測算單臺燃氣輪機高溫合金需求量 33．3 噸，預(yù)計未來 5 年艦船燃氣輪機需求量 616 臺，對應(yīng)高溫合金 2．05 萬噸，年均需求量 4107 噸。

汽車渦輪增壓器也是高溫合金材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域。汽車渦輪增壓器的作用是提高發(fā)動機進氣量，從而提高發(fā)動機的功率和扭矩，讓汽車獲得更大的動能。汽車渦輪增壓器具有降低噪聲、減少有害氣體排放、提高功率等優(yōu)點。

中科三耐的客戶有410廠、420廠、170廠、湖南天雁機械有限公司、中國科學院金屬研究所、沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限公司、中國南方航空工業(yè)（集團）有限公司、哈爾濱汽輪機廠有限公司等航空、汽輪機企業(yè)。公司的盈利主要來自于航空發(fā)動機用的高溫合金母合金及工業(yè)燃機葉片。

高溫合金的行業(yè)壁壘很高：

? 技術(shù)壁壘： 高溫合金產(chǎn)品技術(shù)含量較高，鑄造加工工藝較為復(fù)雜，需要技術(shù)積淀和不斷創(chuàng)新。材料開發(fā)和生產(chǎn)工藝技術(shù)研發(fā)是本行業(yè)企業(yè)發(fā)展的根本，新產(chǎn)品從開始研發(fā)至最終實現(xiàn)銷售需要經(jīng)過論證、研制、定型等系列過程。

因此，高溫合金領(lǐng)域存在著較高的技術(shù)壁壘，需要時間和資金的不斷投入。新進入者要面臨產(chǎn)品成材率低的問題，需要經(jīng)歷較長的時間探索經(jīng)驗，進行技術(shù)工藝改良，以提升產(chǎn)品成材率。因此在研發(fā)投入方面，相關(guān)公司均保持持續(xù)高投入；

? 先入壁壘：高溫合金較多應(yīng)用于航空航天發(fā)動機、核電裝備、燃氣輪機等領(lǐng)域，對產(chǎn)品性能要求較高。因此終端用戶對供應(yīng)商選擇有著極為嚴苛的評定程序，因此也決定了用戶在選定合格供應(yīng)商后通常不會輕易更換。

同時，類似航空航天發(fā)動機產(chǎn)品，從研制到實現(xiàn)銷售的研發(fā)周期長、投入高、風險大，根據(jù)現(xiàn)行軍用武器裝備采購體制，通過定型擾準的產(chǎn)品才可實現(xiàn)批量銷售。尤其是對于中科三耐、撫順特鋼、西部超導(dǎo)這樣的老牌軍工企業(yè)，在軍工領(lǐng)域先發(fā)優(yōu)勢尤其明顯；

? 行業(yè)準入壁壘 ：國家對武器裝備科研生產(chǎn)活動實行許可管理，從事軍品相關(guān)生產(chǎn)活動必須通過嚴格審查并取得軍工資質(zhì)。

另外，在民用航空發(fā)動機、核電裝備等領(lǐng)域，也各自存在相應(yīng)的資質(zhì)認證管理體系，生產(chǎn)廠家需要通過獲得相關(guān)行業(yè)準入資質(zhì)和認證，方能進入這些市場。這些準入資質(zhì)要求嚴格，且考察周期較長，需要企業(yè)具備較強的研發(fā)、管理和質(zhì)量控制能力。

在高壁壘下，行業(yè)從業(yè)企業(yè)數(shù)量少，國內(nèi)高溫合金企業(yè)間處于競合關(guān)系，直接競爭較少，基本上以實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、擴大產(chǎn)能為目標，滿足市場需求，所以競爭格局良好。

在鑄造高溫合金母合金冶煉環(huán)節(jié)，中科三耐的競爭對手有：航材院、沈陽鑄造研究所、鋼研高納、困南股份、江蘇隆達。

在鑄造高溫合金鑄件領(lǐng)域，公司的競爭對手有：航材院、沈陽鑄造研究所、鋼研高納、圖南股份、江蘇永瀚、應(yīng)流股份、煉石航空等。

高溫合金生產(chǎn)企業(yè)可分為以下三大類：

第一類為鋼研高納、北京航材院、中科院金屬所在內(nèi)的科研單位?？蒲袉挝痪邆漭^強的高溫合金材料自主研發(fā)能力以及母合金熔煉能力，擁有較多的高溫合金牌號。中科三耐就是中科院金屬所轉(zhuǎn)制而來，主要生產(chǎn)較小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高端產(chǎn)品。

第二類為撫順特鋼、寶鋼特鋼、攀長鋼在內(nèi)的國有特鋼企業(yè)。老企業(yè)的主要產(chǎn)品為變形高溫合金，生產(chǎn)設(shè)備齊全、積累經(jīng)驗豐富。在航空航天產(chǎn)業(yè)中，用量最大的變形高溫合金主要由特鋼企業(yè)生產(chǎn)，其生產(chǎn)的變形高溫合金適用于作為大批量、通用性和結(jié)構(gòu)較為簡單的加工材料。

但由于寶鋼特鋼、長城特鋼等部分特鋼企業(yè)兼顧了其他多項鋼種生產(chǎn)，高溫合金產(chǎn)量占比較小，主力轉(zhuǎn)產(chǎn)高溫合金的實現(xiàn)難度和經(jīng)濟效益較低，大幅提升其產(chǎn)能的可能性較小。

第三類為圖南股份、萬澤股份、西部超導(dǎo)等為代表的新興冶金企業(yè)。這類企業(yè)多數(shù)為民營背景，近年來將業(yè)務(wù)拓展至高溫合金領(lǐng)域，由于起步時間較晚，技術(shù)積累相對薄弱，因此市占率還較小，但均在積極進行產(chǎn)能擴張和產(chǎn)品驗證。

所以，在產(chǎn)能上，撫順特鋼、西部超導(dǎo)、鋼研高納等較高，但是航材院、中科三耐較低。中科三耐擁有K417G、DZ417G、K438、K452、K435等單晶高溫合金牌號，產(chǎn)能為400噸。

國內(nèi)目前高溫合金供給量較少，由于行業(yè)和技術(shù)壁壘高，技術(shù)受限國內(nèi)高溫合金企業(yè)不僅在產(chǎn)能上無法滿足我國龐大的軍需市場，因其精密制造工藝水平相對有限，造成高溫合金產(chǎn)品（單晶葉片） 的總體性能偏弱，供需缺口較大，高度依賴進口，未來 2－3 年供給格局不會發(fā)生明顯變化。

外資企業(yè)瓜分了國內(nèi)大量航空發(fā)動機的訂單的生產(chǎn)與日常維護工作，如我國殲十戰(zhàn)機前期搭載的是俄制 AL31FN 渦扇發(fā)動機，高溫合金葉片訂單也順理成章的由俄方企業(yè)承接。

在此種背景下，內(nèi)資企業(yè)的產(chǎn)能無法完全得以充分釋放，后期高溫合金廠家獲得進一步突破，關(guān)鍵在于打破相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的桎梏。

此外，除了航空發(fā)動機外，高溫合金在燃氣輪機方面的需求較大，同時疊加核電行業(yè)的復(fù)蘇和汽車產(chǎn)業(yè)的需求，高溫合金的市場前景較好。

2020 年國內(nèi)高溫合金產(chǎn)量自給率僅 32％。根據(jù)特鋼協(xié)會數(shù)據(jù)，2019 年高溫合金鋼產(chǎn)量 0．85 萬噸，同比增長 50％，2020 年高溫合金鋼產(chǎn)量為 0．81 萬噸，與 2019 年基本持平。

但由于特鋼協(xié)會僅統(tǒng)計鋼鐵企業(yè)，未納入?yún)f(xié)會統(tǒng)計的企業(yè)還包括鋼研高納（估算 5879 噸）、航材院 621 所（估算 800 噸）、民營企業(yè)類圖南股份（估算 1956噸）和萬澤股份（估算 150 噸）、鈦合金龍頭企業(yè)西部超導(dǎo)（估算 246 噸），未納入統(tǒng)計的產(chǎn)量約為 9031 噸，因此估計國內(nèi)高溫合金產(chǎn)量實際上在 1．71 萬噸左右，但2020 年我國高溫合金整體市場需求約為 5．3 萬噸，國內(nèi)企業(yè)自給率僅 32．4％，依賴進口的問題依舊存在。

所以供需缺口長期存在，中科三耐作為老牌企業(yè)，發(fā)展前景良好。

2020 年末，公司的某型航空發(fā)動機六種葉片正式進入批產(chǎn)階段，計劃年產(chǎn)值約增加六千萬元。

公司目前正在建設(shè)沈陽航空發(fā)動機葉片、燃氣輪機葉片生產(chǎn)基地，2021年上半年工程進度90％；在重慶建設(shè)航空發(fā)動機葉片生產(chǎn)研發(fā)基地，2021年上半年已經(jīng)完工。

根據(jù)新聞報道，中科三耐將在重慶兩江新區(qū)投資5億元，打造航空發(fā)動機、燃氣輪機用等軸晶葉片、定向柱晶葉片和單晶葉片研制基地，建成后產(chǎn)品規(guī)模為年產(chǎn)25萬件航空發(fā)動機高溫合金葉片，達產(chǎn)后產(chǎn)值約15億元。

公司燃氣輪機葉片進入工信部航空發(fā)動機和燃氣輪機耐高溫葉片“一條龍”應(yīng)用計劃：

2021年上半年，公司航空發(fā)動機葉片進入批量生產(chǎn)，已經(jīng)超過燃機葉片，成為第二大收入來源，預(yù)計未來會有較高增長。

2021上半年母合金收入減少 46．43％，是因為部分母合金產(chǎn)品已發(fā)貨，尚待客戶確認，導(dǎo)致該類產(chǎn)品收入同比減少較多。

總體來看，隨著公司產(chǎn)能擴充，未來業(yè)績成長確定性較高。

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       原文標題 : 掘金新三板之中科三耐：深耕高溫合金二十載，航空發(fā)動機葉片量產(chǎn)