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军工新材料产业链全景解析
糖芯儿 / 今天13:00 发布
11月5日,空军在北京组织新闻发布会,介绍庆祝人民空军成立75周年以及参加第十五届中国航展有关信息。 空军装备部牛文博上校介绍,第十五届中国航展期间,空军将首次展出中型隐身多用途战斗机A、红-19武器系统、新型察打一体无人机等新型装备。 此次A亮相珠海航展(11月12日至11月17日举行)由空军对外宣布,表示A已经正式列装,中国成为世界上第二个同时装备两款隐形战机的国家。 A首次公开即带有尾号A,表明这种战斗机有可能按照一机多型、并行发展的模式进行研制,其意义不亚于歼-20装备人民空军。 A是由中国航空工业集团沈阳飞机设计研究所研制、中国航空工业集团沈阳飞机工业(集团)有限公司生产的新一代隐身多用途歼击机。
当前随着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。从研发角度看,航天军工材料具备“一代军机,一代材料”的特性。军机升级的需求将驱动企业不断加大投入研发新的高性能材料,并提高生产工艺水平以确保良率。 军工新材料行业概览 军工新材料是指应用于新型武器装备中的各种先进材料,是提升武器装备性能的关键因素。
由于武器装备工作环境的苛刻性,军工结构材料需要在极端条件下能够正常工作,尤其是航空军工对结构材料要求更高,因此军用材料需要具有高强度、耐高温、耐腐蚀、低密度等多种特点。航空领域材料经历了四个阶段的发展,目前正在跨入第五阶段。 这一阶段,跨越式武器装备建设加速,新一代航空主机性能持续提升,高性能材料需求明显增加。 整机质量减轻、强度提升、推重比加大或将成为重点目标。 高温合金、钛合金、复合材料(高性能纤维增强体+基体)以及隐身功能性新材料,将成为“跨越式武器装备” 提供基础支撑。 从应用领域看,军工新材料主要在航空发动机、飞机结构和零部件及涂料三个方向应用最为集中。 从行业特征来看,军工新材料行业基本都具备三大壁垒:客户认证周期长,准入资格发放严格,技术难度高且研发投入大。 近年随着我国航空发动机自主研发力度持续加大,国家“两机”重大专项、“飞发分离”等政策落实,军工新材料的国产化率不断提升。
01 隐身材料隐身能力是新一代作战装备的重要技术。 由于各国在隐身技术领域存在严密的技术封锁,针对当前新型国际形势,隐身技术是国家国防建设的重大需求。 军事探测技术主要包括使用雷达、红外线、激光以及可见光等方式。 隐身材料技术的应用可最大限度降低探测系统发现和识别目标能力,进而提高现代武器装备的生产能力和突击能力。 在隐身材料行业中,应用武器装备下游型号众多、产品需求各异,每种型号的产品均具有特殊性要求。因此,客户的定制化需求较多,产品具有定制化特征。 整体来看,隐身材料技术稀缺性强,竞争壁垒强,行业集中度较高。 目前国内仅有少数企业能够进行高性能、实战化隐身材料的研制生产。 此外,由于隐身材料技术的严密封锁,国外的隐身材料企业不会对国内形成直接竞争。 国内商业化进程仍处于发展初期,开展研究的包括各大军工集团下属研究院以及各大高校等。 由于保密性较强等原因,已实现产业化并公开的相关企业并不多。公开资料显示,国内隐身材料材料仅有光启技术、华秦科技、佳驰科技、康泰威(新劲刚子公司)等少数几家。 光启技术产品主要为超材料产品,华秦科技产品偏重中高温隐身材料,佳驰科技的产品属于常温隐身材料,结构隐身材料是其优势。 光启技术、华秦科技、佳驰科技三家企业产品批产较早,覆盖重要装备型号,处于市场领先位置。三者均拥有各自细分优势领域,且产品技术壁垒较高,难以发生激烈竞争。 02 高温合金
高温合金是航空航天等战略性产业的关键战略材料,具有耐高温和抗氧化等优良性能,又被称为“超合金”,是能够在600°C以上高温条件和一定应力作用下长期工作的金属材料。高温合金是目前金属材料中弹性最大的产品。 按照基体元素来分,高温合金分为铁基、镍基、钴基等高温合金。 目前镍基高温合金是航空发动机、航天器和火箭发动机以及舰船和工业燃气轮机的关键热端部件材料。 按照制造工艺来分,高温合金可分为变形高温合金、铸造高温合金和新型高温合金三类。 当前市场形成以大客户为主战场,两机、民品及国际市场全面布局的新格局。 国内企业间属于竞争合作关系,直接竞争较少,同时存在上下游合作,以实现技术创新、扩大产能以满足市场需求为主要发展目标。 我国目前从事高温合金研究生产的主要企业分为两类,第一类是特钢企业,主要是抚顺特钢、宝钢特钢、长城特钢,主要生产批量较大的合金板材、棒材和锻件,这类产品用量最大,结构简单;另一类是科研院所转型企业,主要是钢研高纳、航材院、中科院金属研究所,主要生产较小批量、结构复杂的高端产品,这两类厂家之间形成了错位竞争的格局。
高温合金产业链及主要厂商:资料来源:wind、中国银河 03 钛合金
钛合金是飞机机体和发动机的重要结构材料之一,长期稳占航空发动机冷端的主体地位,能够减轻发动机的重量,提高推重比,其用量占比约为 30%。在军工领域中主要用于导弹部件、坦克装甲、壳体等,在提高武器装备性能和可靠性方面具有重要作用。 近50年来钛合金在商用及军用飞机领域的用量伴随各自产品的升级换代呈稳步增长趋势。 钛合金加工工艺复杂且难度较高,因此其成材率较低,进而对应钛合金需求更大。 大规格铸锭真空熔炼及大规格棒材制造技术难度高,是此前长期制约我国装备发展的瓶颈之一。从海绵钛到钛材的加工过程复杂,各个环节产生的损耗较多,但其成本挖潜的空间也相应的会更大。 我国钛行业已由过去的中低端化工、冶金和制盐等行业需求,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。 在我国的“钛谷”宝鸡,存在着大小共计400家钛合金材加工厂商,其中,军用高端钛材市场参与者主要为宝钛股份(全谱系)、西部超导(棒材、丝材)和西部材料(板材、管材)三家,其技术均源自西北有色金属研究院。
公开资料显示,西部超导主要从事钛合金棒材、丝材;西部材料主要从事钛合金板材、管材,二者不存在实质性竞争关系;宝钛股份拥有从海绵钛、钛铸锭到钛加工材的全产业链布局,通过了国内军品认证以及国外的波音、空客等质量体系认证。04 碳纤维复合材料
纤维材料有望成为新一代军机性能实现的重要落脚点,主要包括:碳纤维、陶瓷纤维、石英纤维等。其中,碳纤维复合材料是引领轻量化浪潮的关键材料。 在飞机结构设计中大量使用碳纤维复合材料可以使结构质量减少20%-25%。 在战斗机和直升机上,碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件,当前战斗机上碳纤维复合材料的用量已达到25%以上。 碳纤维为寡头垄断供货,溢价能力较强,盈利能力稳定。若下游型号放量,厂商有望充分受益配套增速。 以往国际碳纤维行业主要市场被美日等国垄断,近年来随着我国重点扶持,通过军品的研发供应,我国在高性能碳纤维方面取得了高速进步。 据公司公告和公开资料显示,我国军用碳纤维产业链企业主要有中航高科、光威复材、中简科技等,其中光威复材实现全产业链布局;中简科技布局偏上游,产品技术含量相对更高,是国内航空航天领域ZT7系列(高于T700级)碳纤维产品的批量稳定供应商;中航高科偏下游,主要为航空复材产品。 此外,在石英纤维领域,据公开资料显示,国内厂商菲利华是全球少数具有石英玻璃纤维量产能力的制造商之一,是国内国防军工领域唯一的石英纤维供应商。 从行业特征来看,军工新材料行业基本具备三大壁垒:客户认证周期长,准入资格发放严格,技术难度高且研发投入大。庞大的研发投入也使得新进入者难以同龙头竞争,这也导致大多数环节的集中程度比传统制造业产业链更高,行业集中度有望持续提升。乐晴智库精选