西部超导-航空钛合尖兵高温合金市场发力.docx
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1、部超导-航空钛合尖兵,高温合金市场发力1钛合金行业新龙头,高温合金打开未来增长天花板1.1钛合金行业新贵,科研实力雄厚西部超导材料科技股份有限公司(简称“西部超导”)是以高端钛合金产业为核 心,辅以超导材料产业和高性能高温合金产业的新材料生产企业,主营业务中 钛合金产品 约占公司收入的85%,整体军工收入占比70%以上。公司于2003年2月成立为超导有限,是西北有色金属研究院和超导国际共 同出资 设立的一家中外合资经营企业。公司成立之初承接了西北院ITER(国际 热核聚变反应堆 计划)超导线材生产任务,并完成技术突破,实现了超导线材的 工程化生产并成功为ITER组织供货。在超导材料技术积累前提
2、下,公司成功研 发新型钛合金,成为新型军机钛合金棒材主要供应商,钛合金行业新贵。其后, 公司成功研发模基高温合金,2018年进入试生产。2019年,公司成功登录科 创板。西北有色金属研究院控股,实际控制人为陕西省财政厅。公司控股股东西北有 色 金属研究院是中国重要的稀有金属材料研究基地和行业技术开发中心,以及 超导材料制备国家工程实验室,其持有西部超导22. 67%的股权。陕西省财政 厅持有西北有色金属研究院100%的股份,为公司实际控制人。公司研发实力强劲,为公司核心竞争力。公司技术始于NbTi超导材料的工程化 制备,由于两种金属熔点相差近千度,二元合金棒制备难度巨大,公司开发相 关工程化生
3、产技术,解决了长线性能和尺寸均匀性控制难题,在此高难度熔炼 技术的积累下, 公司高端钛合金、高温合金等合金技术取得突破。公司自主研 发并批量生产的TC21、 TC4-DT高强、中强损伤容限型钛合金和Ti45Nb等新熔炼过程 中如果温度、均匀性等参数控制不好,极易产生不熔块,导致后续细 芯丝NbTi线加工 中短线。公司目前开发的相关工程化生产技术,解决了长线 性能和尺寸均匀性控制难题,在此高难度熔炼技术的积累下,公司高端钛合金 等合金技术取得突破。钛合金产品填补国内空白,解决“卡脖子”问题。西部超导研发的TC4-DT、TC21及Ti45Nb型钛合金产品,应用于航空结构件、航天结构件和飞机紧固件,
4、 填补了国内 空白。其中Ti45Nb解决了中国特种材料钾接用材料的 “卡脖子” 问题,是国内唯一、 全球批量化生产Ti45Nb钛合金材料的两家公司之一,已 成为中国新型飞机钛合金材料 的主要供应商之一,尤其在20系列新机型棒 材方面市场份额高,充分受益20系列新机型产量放量。2.4高端市场集中度高,西部超导棒材具备显著优势国内高端钛合金市场集中度高,产能集中于龙头公司。由于高端钛合金熔炼、 加 工难度大,国际上仅有俄罗斯、美国、中国少数国家具备钛材供应能力。中 国钛加工行业格局相对分散,但是在高端钛合金领域供应商数量有限,尤其在 军用高端钛合金 领域基本集中于龙头公司。根据有色金属工业协会统计
5、,航空 航天领域钛材销售量1.72万吨,宝钛股份销售量为5987吨,占比达 到34. 75%,前五大供应商占比达到72%o目前国内高端航空航天钛合金龙头和上市公司有:传统龙头宝钛股份、西北有色 金属研究院下的西部超导和西部材料(为避免同业竞争,西部超导主要专注于棒 材丝材,西部材料致力于板材管材)。宝钛股份为传统龙头,军机、发动机、航天多领域竞争力强劲。宝钛股份为钛 合金加工行业传统龙头,产品种类覆盖齐全,包含板材、带材、棒材、丝材、 管材等,下游军民品兼顾,覆盖军机、发动机、航天、民用化工冶金等各个领域。目前宝钛股 份利润基本来自军品,除了在20系列新机型上棒材产品被西部超导抢夺先机之外,在
6、 发动机、航天领域保持绝对龙头地位,在航空板材、 管材领域市占率极高。西部超导为棒材领域新龙头,20系列新机型占据强竞争优势。西部超导钛合金 收 入来源以军品为主,生产的棒材产品主要应用于军机机体,并有少量应用于 发动机。作为市场后入者,西部超导以更强的新品研发能力,抢占20系列 新机型棒材大多数市 场,为国内高端钛材行业“新龙头”。西部材料军品板材占比提升,发力航天市场。西部材料作为钛合金板材和管材 供 应商,厚板应用于运输机等军机,薄板主要应用于航天飞行武器。公司产品 以民品为 主,军品收入占比较低。2019年以来在航天和航空钛材需求快速增 长的背景下,西部 材料军品销量快速增长,市占率有
7、所提升,2020年军品收 入占比达到约30%o目前积 极扩产,为“十四五”航空、航天需求增长做产能 准备。近几年三家公司中西部超导产量增速和业绩增速最为显著。从三家公司产量来 看,西部超导近年来产量提升明显,从2018年的2727吨上升 到2020年的4877吨;宝钛股份和西部材料由于民品占比较高,2020年保障军品供应减少民品的产量导致整体产 量呈现下降。从收入角度看, 西部超导钛材增长趋势最为显著,2020年收入同比增长46.10%。净利润角度 看,近年来受到军品需求增长的带动,三家公司净利润增速均有明显的上升趋 势,2020年西部超导、宝钛股份、西部材料归母净利润分别同比增 长 134%
8、,51%和 29%O目前,三家公司均处于积极扩产阶段。我们认为,在十四五期间军品钛合金需 求 全面爆发,目前供需缺口较大,能够快速实现产能扩张的企业将最为受益。西部超导产能约5000吨,近几年产能利用率饱和,近几年公司持续进行扩产, 新增真空感应炉熔炼、块段及和真空自耗电弧炉等,提高熔炼、锻造等环节产 能。预计 到2022-2023年,公司产能将达到1万吨以上。宝钛股份目前钛材产能2万吨,目前产能利用率高,应对军品需求宝钛股份将 部 分民品产能转为军品。同时,启动扩产计划增加板材、箔材、管材、型材等 产能。西部材料目前钛材产能6000吨,目前也启动扩产,新增点弧炉、高速冷轧管 机等。3超导材料
9、技术国际一流,开拓医疗MRI市场,未来仍将大有所为3. 1国内唯一、国际一流超导线材企业超导材料具有零电阻(临界温度以下)、完全抗磁性、量子隧穿效应等其他材料 无 可比拟的特点,被广泛应用到MRI (磁共振成像)、MCZ (半导体晶体生长 方法)、NMR (核磁共振)、ITER (国际热核聚变反应堆计划)、加速器、科研 用特种磁体等高端科 技领域。目前全球超导市场以低温超导为主。超导线材制备难度极高,公司为全国唯一、国际一流商业化制备供应商。NbTi(铝 钛)线材中超导芯丝最终要被拉伸至5微米。但Nb和Ti的熔点相 差近千度,且NbTi合金中Nb的含量较多,如果控制不好熔炼技术,易产生不 熔块
10、,导致后续细芯丝NbTi线加工中断线,因此NbTi二元合金棒的制备非常 困难。公司成功突破技术壁垒,生产 的铜钛合金、锡三锡超导体在超导电缆输 电、磁约束受控核聚变等强场领域得到广泛应用。目前,公司是全 国唯一可以 商业化生产低温超导线材的企业,也是全世界唯一的银钛锭棒、超导线材、超 导磁体的全流程生产企业。3.2 成功助力ITER计划,未来仍大有可为供应ITER超导材料,目前已供货完毕。ITER指国际热核聚变实验堆计划,是目 前全 球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。ITER计划需要利 用NbTi和Nb3Sn超 导线材制造超导磁体,彼时国内正处空白期,中国亟须 超导线材的产业化,超
11、导有限研发成功并为ITER项目供应NbTi和Nb3Sn线材。作为ITER计划七个正式成员国之一,中 国向ITER项目提供了占总用量 约70%的低温超导线材。供货期为2013-2018年,目前已供货完毕。中国聚变工程实验堆计划进行中,或将从中受益。2018年1月3日,国 家发改委宣布聚变堆主机关键系统综合研究设施在合肥集中建设中国聚变工程 实验堆(CFETR)项目。CFETR计划分三步走,完成“中国聚变梦”。第一阶段 到2021年,CFETR开始立项建设; 第二阶段到2035年,计划建成聚变 工程实验堆,开始大规模科学实验;第三阶段到2050年,聚变工程实验堆实 验成功,建设聚变商业示范堆,完成
12、人类终极能源。中国核聚变实验堆若顺利 推进,公司作为国内唯一可以提供超导产品的企业,或将受益。3.3 医疗MRI用超导材料持续耕耘,多领域技术不断深入MRI市场实现批量供货,利润率远低于ITER。公司在ITER计划的基础上继续 耕 耘开发出医疗影像诊断MRI专用NbTi超导线,通过了国际主要MRI制 造企业GE和SIEMENS的验证,目前已进行批量供货。当前中国人均 MRI拥 有量与其他各国甚至 亚洲平均水平都有较大的差距,2018年每百万人口 MRI 拥有量仅为6.7台,不足美、德等发达国家的五分之一。MRI是中国未来发展普及的重要方面,市场需求潜力巨大, 空间广阔。目前MRI用超导线材为公
13、司超导材料的主要业绩贡献来源,由于此领域目前市 场竞争相对激烈,产品技术含量较ITER产品有较大差距,因此利润率较 原ITER计划产 品和军品低。供应ITER产品时公司超导材料毛利率在45% 左右,2020年公司超导材料毛利率仅为4.51%。持续开发新的超导材料应用领域。除MRI之外,公司相继突破并掌握了全套的 大型超导磁体绕制、固化及低温杜瓦设计和制造技术,公司研发出特种磁体制 备新技术 并实现产业化,自主研发的MCZ磁体已实现批量出口,高性能加速 器磁体在兰州重离 子加速器、ADS加速器、上海光源、美国能源部稀有同位素加速器项目实现批量应用;研制世界首台500kV高电压等级超导限流器用大型
14、高温超导磁体并通过电网全面测试 评价。公司超导产品技术处于国内、国际领先地位,目前以MRI用超导材料为主要下 游市场,未来随着应用不断扩展,长期看有望回到高毛利率的市场,产生新的业 绩增长点。4高温合金材料,未来为业绩新增长点高温合金是指以铁、锲、钻为基,能在60CTC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,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能, 良好的抗 疲劳性能、抗断裂韧性等综合性能,又被称为“超合金”。航空航天发动机、燃气轮机的热端部件需承受60CTC120CTC的高温以及复杂 应 力的交互作用,材料要求非常苛刻,高温合金是这些装备的关键材料。按基 体元素高温合金分
15、为铁基、银基、钻基等高温合金;按照生产方式分为变形高 温合金、铸造高温合金和粉末高温合金。银基高温合金有高的耐热强度、良好的塑性、优秀的抗高温氧化和燃气腐蚀能 力, 以及长期组织稳定性等特性,被广泛用于制造各种高温部件。比如,镇基 高温合金广 泛应用于航空航天发动机的燃烧室、燃烧室隔板、涡轮盘、导向叶 片、涡轮叶片以及轴、进气导管、喷管等的制造。在现代先进航空发动机中, 高温合金材料应用于有发 动机热端燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘以及 机匣、环件、加力燃烧室和尾喷 口等部件,占发动机材料总量的40%-60%o技术门槛高,市场供不应求。中国高温合金冶金熔炼存在均匀性和纯净性控制难 度大、质
16、量批次稳定性不高等问题,同时稳定性较差导致成品率低,生产成本普 遍偏 高。近年来,在国内市场需求和技术发展的牵引下,国内企业通过自主开 发新技术新工艺以及引进国际先进装备,目前质量问题正在已经有明显改善、 产品成本也有一定 降低。目前抚顺特钢、宝武特种冶金有限公司(“宝武特 冶”)、攀钢集团江油长城特殊 钢有限公司(“攀长钢”)为中国较大的高温 合金生产基地。由于技术壁垒高,投资大, 国内高温合金供不应求,仍有大量 进口。西部超导发力镁基高温合金,参与国内多个型号发动机研制任务。西部超导公 司生产的高温合金属于镇基高温合金,包含为变形高温合金、铸造高温合金和 粉末高温 合金,以变形高温合金为主
17、。目前公司已建成高性能高温合金棒材项 目,该项目于2017年5月开始热试车,2018年进入了试生产阶段。公司突破 了以GH4169、GH4738. GH907、GH4698、GH4720Li等合金为代表的十余个牌号高温合金的批量生产技术,具备相关牌号高温合金的量产能力。公司及其参股 子公司掌握了某粉末盘制备技术,并已在多个型号航空发动机开展应用评价工 作;目前已经承担了国内航空发动机用多个牌号高 温合金材料研制任务,多个 牌号高温合金大规格棒材获得某型航空发动机用料供货资格。公司以科研项目和市场需求为牵引,在研的多项国家级军用关键材料攻关项目 进 展顺利,通过了工艺评审;多项航空发动机高温合金
18、材料的研发项目,完成 了材料制备,已成为相关需求单位的材料供应商。高温合金收入增长迅速,目前规模较小未来前景巨大。2020年,公司高温合金 高 温合金产量331.37吨,同比增长474.58%。销量246.25吨,同比增 长201.82%。公司高温合金产品目前仍处于取得相关认证的阶段,收入规模小, 尚未实现盈利。目前处 于国产发动机需求放量的前夕,未来高性能高温合金需 求量增长将巨大。未来公司产品认证通过后发展前景向好,高温合金业务将会成 为公司新的增长点。型钛合金棒线材,解决了中国面 临的“卡脖子”问题;突破十余个牌号高温合 金的批量生产技术,目前承担国产发动机多个牌号的研制任务。1.2 主
19、营军用钛合金,超导材料、高温合金技术领先公司业务分为三个板块:高端钛合金材料、超导产品、高性能高温合金材料, 主 要收入利润来源为高端钛合金材料(收入占比84%,毛利占比95%) o高端钛合金材料:聚焦军用高端市场,军机用大棒材国内优势明显公司主要产品钛合金棒材(大棒材为主,占钛合金收入的85%,另有部分锻坯件 和丝材),供给军用航空航天高端领域,自主研发的新型钛合金产品填补了 中国新型战机、大飞机、直升机等国防军工领域所需关键材料的“短板”,打 破了欧美发达国家对 中国军用关键钛合金材料的封锁。目前公司钛合金棒材主 要供给20系列新型战斗机和运输机等机型。超导材料:ITER项目已结束供货,开
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