进入“十四五”我国军工装备加速建设，新型号军机的快速列装，以及导弹“数量级”增量建设等都对上游材料形成了强劲的需求
叠加自主可控增量以及新型号装备中高端高性能材料应用比例增加，目前军工产业链中，上游材料呈现出较为强烈的“供不应求”，同时也表现出相较于下游更高的业绩增加弹性。
行业背景
一代材料，一代装备
军工材料是发展武器装备的物质基础。军工材料正向着“轻量化、高性能化、多功能化、复合化、低成本化以及智能化”等方向发展。钛合金、高温合金、碳纤维“十四五”期间市场需求有望维持稳定高速增长，市场空间逐渐打开。预计高端钛合金、碳纤维、高温合金三种材料“十四五”期间市场需求的复合增速分别为20%、25%以及16%，假设三者价格分别为35 万元/吨、15万元/吨以及30 万元/吨来估算，到2025 年三种材料市场规模将分别突破100 亿元、200亿元以及300 亿元。
军工材料产业链初步完善
钛合金
性能优良，军工应用广泛
钛（Ti）位于元素周期表中ⅣB族，是一种银白色的金属，钛合金是以钛为基础加入铝、锡、钒、钼、铌等其他元素组成的合金，由于其优秀的物理性能，被广泛用于航空航天、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中，有着“第三金属”、“空中金属”、“海洋金属”等美誉。
钛在地球上的储量十分丰富，地壳丰度为0.61%。钛产业链上，工业应用的原料主要为钛铁矿和金红石，中间加工产品海绵钛和钛白粉，其中，海绵钛用于制造钛材，应用于航空航天、舰船兵器等军工领域；钛白粉主要用于涂料、塑料和造纸等行业。由于钛熔炼技术复杂难度大，目前仅有美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌握了完整的钛工业生产技术。
产业链：上游原料
金红石是钛系列产品的优质原料，但天然储量较少。从储量上看，据USGS，2021年全球钛铁矿储量为7.0 亿吨，金红石储量为0.49 亿吨。金红石精矿TiO2 含量一般在93%-95%以上，品位高，杂质含量少，故金红石是制取钛白粉、海绵钛、四氯化钛等钛系列产品的优质原料。分国家看，钛矿分布集中，我国储量虽多但优质矿少。全球金红石主要集中于澳大利亚、印度和南非，其中澳大利亚居于首位，储量3100 万吨，占比63%；全球钛铁矿主要集中于中国、澳大利亚和印度，其中中国居于首位，储量23000 万吨，占比33%。我国钛资源虽储量丰富，但以钛铁矿为主，TiO2含量较低，且钙镁杂质含量高，选冶难度较大。高端钛材基础原料以0 级海绵钛为主。钛材的基础原材料为海绵钛，按照海绵钛国家统一执行标准，海绵钛可划分为0A级、0级、1级、2级、3级、4级、5级，主要与化学成分及布氏硬度有关，高端钛合金生产原料以0 级海绵钛为主，民用钛合金生产原料以1 级海绵钛为主。
全球海绵钛产能过剩，我国高端海绵钛产能不足。目前只有美国、俄罗斯、中国、日本、乌克兰、哈萨克斯坦、沙特阿拉伯和印度八个国家具备海绵钛生产能力。据USGS，2021年全球海绵钛产能为35 万吨，但产能利用率仅为60.0%，其中我国产能约17.7 万吨，产能利用率为67.8%。我国海绵钛市场总体供应充足，但高品质小粒度海绵钛缺口较大。
当前我国高品质海绵钛产量增速无法满足下游需求的爆发式增长，供需缺口逐年加大，主要通过从乌克兰和哈萨克斯坦进口弥补。
产业链：下游高端钛材产能不足（熔铸难）
多孔的海绵钛需熔铸成致密的钛锭才能用于制造钛材，钛的化学活性高，熔铸必须在真空或惰性气氛下进行。目前全球主流熔铸工艺有两种：真空自耗电弧熔炼（VAR）和冷床炉熔炼（CHM）。目前国内应用最广泛的是VAR法（西部超导采用此技术），优点是工艺成熟，熔炼速度快，缺点是易偏析、成分均匀性差和易产生缺陷，故对于质量要求高的钛合金铸锭，一般经过三次VAR 熔炼，以降低缺陷。CHM法更好地解决低、高密度夹杂及成分均匀性方面的问题，近年来我国部分钛企从美国、德国引进电子束冷炉床熔铸炉和等离子冷炉床熔铸炉，CHM法也在快速发展。钛合金加工技术难度较大。钛合金的导热系数和比热小，加工时产生的热量很难通过工件释放，局部温度上升快，高温下，一方面造成刀具的急剧磨损，另一方面会破坏零件的表面完整性，导致零件几何精度下降和出现加工硬化现象。因此钛合金加工十分困难，目前全球仅有美国、俄罗斯、日本、中国、乌克兰和哈萨克斯坦6个国家掌握完整的钛材加工制造工艺。高端钛材供应集中在国外，我国产量大但以中低端为主。高端钛材供应商主要集中在俄罗斯、美国和日本三个国家。由于钛合金具备密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低等特点，因此广泛的应用于飞机结构件和发动机等部位。目前新一代飞机的最高航速是音速的3 倍以上，会使飞机与空气摩擦而产生大量的热，一般在音速2 倍以下时机身可以用铝合金，当飞行速度达到2 倍以上时，就必须采用耐高温和性能更好的钛合金，当飞行速度超过音速的3 倍时，机身就要使用更多的钛合金。钛合金材料代替传统的钢制材料，在大幅度降低航空航天飞行器的结构重量的同时可提高航空航天飞行器结构的抗腐蚀损坏能力，对增加航空航天飞行器航射程、降低燃料消耗、延长服役寿命、提高服役可靠性等方面均具有重要意义。
军舰领域：天生适配
由于钛合金具有比强度高，且在海水及海洋气氛下具有优异的耐蚀性能，因此在船舶领域也得到了广泛的运用。主要应用于耐压艇体、结构件、浮力系统球体，水上船舶的泵体、管道和甲板配件，快艇推进器、推进轴、水翼艇水翼、鞭状天线等。目前钛合金在舰船的应用主要集中在一些关键部位，但随着钛合金产业的不断成熟，成本下降，未来舰船钛合金应用占比将不断提高。
市场规模：高端钛材增长空间大，市场规模预计可达百亿级
我国消费以化工为主，高端钛材空间广阔。我国2021 年钛材消费量为12.7 万吨，同比增长35.7%，用钛量提升较快。对比钛材的需求结构，我国以化工领域为主，而全球钛材需求量最大的是航空航天领域，体现出我国高端钛材使用量偏低的问题，未来航空航天等高端钛材的增量空间仍然广阔。预计2022-2026 年我国军用飞机的钛合金需求总量为27234 吨，年均5447吨。民用飞机的钛合金需求总量为197097 吨，年均39419吨。按照高端钛材35万/吨计算，军机及发动机年市场规模约20亿，军机及发动机年均市场规模约100亿。军用高端钛合金与国外不直接竞争，但仍有一定差距：如钛合金挤压型材、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，亟需我国钛行业提高产品品质，以充分满足国防军工对钛合金的发展需要。从目前来看，由于历史地位的存在，宝钛是产业化最长、最大、材料品种最全的钛合金生产企业，可以看为是钛合金的“百货商店”。而西部材料与西部超导两家实控人同为西北有色金属研究院，因此存在同业竞争限制，致使西部材料主要是钛合金板材、管材，西部超导主要是钛合金棒丝材。两家各自在自己领域有较强的竞争力，可以看做是某一类钛合金的“专卖店”。
高温合金
高温下仍有良好特性
高温合金是以金属镍、铁、钴元素为基体，能在600℃以上的高温下承受一定应力长期工作，并具有优异抗氧化、抗腐蚀能力的一类先进结构材料。相比普通金属，高温合金在复杂工作环境下的性能优异：①高温强度；②抗氧化性；③抗热腐蚀；④抗疲劳性；⑤断裂韧性；⑥内部组织稳定，使用可靠。虽然性能优异但高温合金制备难度较大，欧美也称其为超级合金。目前，我国从事高温合金研发及制备的企业及研究所等单位共有十余家，已经形成了相对完整的高温合金生产体系。高温合金产业链由上游原材料及设备供应商、中游高温合金材料及制品生产商、下游应用终端组成。
目前，高温合金主要应用于发动机领域，包括航空发动机、航天火箭发动机和各种工业用燃气涡轮发动机。根据Roskill 统计数据，在高温合金的下游应用中，按价值来分，航空航天领域应用占比55%，其次是电力领域，应用占比为20%。高温合金是航空发动机重要材料，是多个核心部件的性能保障。据《航空发动机材料结构的发展情况》，在新型的航空发动机中，高温合金用量占发动机总重量的40%~60%以上，主要用于燃烧室、涡轮导向叶片（又称导向器）、涡轮工作叶片、涡轮盘等热端部件，此外还用于机匣、环件、尾喷口等部件。高温合金在船舶军舰中的应用也主要是集中在动力装置的结构件和动力装置中使用的大量高温螺栓。世界各国舰艇动力设备分主动力（主要是大型柴油机或核反应堆）和辅助动力（主要是燃气轮机），两部分都需要使用大量的高温合金。柴油机具有热效率高、功率范围广等优点，在舰船动力装置中所占份额极大，高温合金主要应用于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。而燃气轮机中需要用到高温合金的部位则包括空气压缩机、燃烧室、叶轮系统及齿轮减速器。喷射到叶轮上的气体温度高达1300℃，因此叶轮系统需要选用高温合金材料。国内高温合金产能供给有限，长期存在较大的供需缺口。据统计，2019年我国高温合金金市场规模达到169.8 亿元，产量约2.76万吨，但高温合金整体市场需求约为4.82 万吨，供需缺口达2.06 万吨。预计未来每年我国高温合金需求约5.82 万吨，市场空间广阔。由于技术难度高、工艺积累时间长、产品验证周期长、初期投入大等门槛因素，全球范围仅不超过50 家企业具有生产航空航天用高温合金的能力，主要集中在美、英、法、德等国，行业呈现寡头特征。
铝合金
低成本、高模量
铝是地壳中含量最丰富的金属元素，是世界上产量和用量仅次于钢铁的有色金属，密度仅为2.7g/cm，约为钢的1/3。由于纯铝较软、强度低，所以通过在铝中加入少量元素（如镁、铜、锌、硅、锂等）制得性能更佳的铝合金。由于铝合金具备优良的力学性能和抗腐蚀性能，是工业中应用最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、船舶及化学工业中已大量应用。在军事工业中应用的铝合金主要有铝锂合金、2XXX（A1-Cu-Mg）系列和7XXX 系列铝合金等。铝合金产业链上游为金属矿开采及冶炼行业，主要由铝土矿开采、氧化铝提炼、电解铝生产三个环节组成。通过对电解铝进行加工处理（主要是铸造和轧制）后，获得铝合金铸件、铝板带及铝型材等产品；产业链下游企业通过购买铝加工材广泛应用于建筑、汽车、航天航空、船舶、包装等领域。
国内铝加工企业装备水平呈两级分化现象，低端产品产能严重过剩，但是高端铝材还需要依赖进口。目前国内铝加工行业现状是企业数量多，超过1500 家，但规模大小参差不齐，产能达到20 万吨以上的约25家，氧化铝、原铝产量中国均超过一半比重。世界范围内，民用航空铝材的主要厂商是美国铝业公司（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。我国与国外这些企业的技术差距还较大，特别是在合金研发与基础理论研究方面。
