高溫合金在高溫惡劣環境中仍能保持較高的力學性能，是現代航空發動機、太空飛行器和火箭發動機及艦艇和工業燃氣輪機的關鍵熱端部件（如渦輪葉片、導向器葉片、渦輪盤、燃燒室和機匣等）材料，也是核反應堆、化工設備、煤轉化技術等方面重要的高溫結構材料。作為航空航天「 發動機的基石 」，其耐熱性能的差距是決定中國與國外航空發動機、火箭發動機和燃氣輪機性能差距的根本原因。
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600 ℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料，具有優異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，其四大要素：耐高溫、抗較大應力、表面穩定化和高合金化缺一不可。又被稱為熱強合金、耐熱合金或超合金 。
金屬材料的耐熱性包含高溫抗氧化性和高溫強度兩個方面，因此高溫合金所強調的不是耐受溫度的最高值，而是在較高溫度下仍然抗氧化且具有高強度的性質。 其他高溫性能較好的材料，如碳 /碳複合材料，是如今在 1650 ℃以上應用的少數備選材料，最高理論溫度更高達2600℃，但它在溫度高於 400℃ 的有氧環境中發生氧化反應，導致材料的性能急劇下降，因此不能應用於長期高溫條件的環境中。而高溫合金能夠在 600℃~1200℃ 的高溫下保持極高的強度和硬度以承受較高的載荷，因此被廣泛應用於航空、航天發動機，石油鑽井零部件，化工裂解爐，艦船燃 氣輪機等領域。
高溫合金分為多個種類
按照合金基體元素的種類分類，高溫合金可分為鐵基（含鐵鎳基）、鎳基和鈷基
3類。其中，鎳基高溫合金佔到總量的 80%，鐵基高溫合金佔 14.3%，鈷基高溫合金佔 5.7%。
按照合金材料成形方式不同，高溫合金可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金（包括等軸晶鑄造高溫合金、定向凝固柱高溫合金和單晶高溫合金）和新型高溫合金（包括粉末高溫合金、Ti-AI系金屬間化合物、氧化物彌散強化高溫合金、耐蝕高溫合金等）3類。其中，變形高溫合金應用範圍最廣，佔比達 70%，鑄造高溫合金位居其次，佔比 20%，新型高溫合金僅佔10%。
按照合金強化類型分類，高溫合金可分為固溶強化型、時效強化型、彌散強化型和晶界強化型等。
多種組分相互作用形成高溫性能
除基體元素（鐵、鈷、鎳）外，高溫合金中需加入其他組分起到改善合金性能的作用，比如添加 Ta、Re、W、Mo等難熔元素以增強其高溫穩定性，形成 γ』、γ』』、 MC等增強相；添加稀土元素，可與鎳基合金中的氧、硫、磷等生成熔點極高的化合物（稀土氧化物的熔點在 2000℃~2473℃，稀土硫化物的熔點在 1973℃℃~2573℃）等。
高溫合金行業上遊為有色金屬礦山企業，下遊為航空航天、電力、機械、石油化工、汽車等行業，應用領域廣泛。由於高溫合金技術複雜，產品多為非標準化，產品類型隨下遊需求不同進行調整，比如軍工領 域通常採用合約訂購、外協加工的方式定製產品。
高溫合金產業鏈可細分為三個環節：（1）母合金製備。高溫合金冶煉是生產高溫合金產品的基礎，涉及合金含量配比、冶煉過程操控等複雜的工藝技術，技術難度大，如果合金冶煉出現質量問題，則影響後端產品的質量；（ 2）精鑄件、板材、棒材等半成品的製備。採用鍛造、機加工、熱處理、精鑄等技術，可製造形狀複雜、尺寸精度高的板材、棒材和精鑄件等半產品；（ 3）渦輪盤、燃燒室、壓氣機、導向器、調節片等產品，高溫合金企業需要開發、設計、生產產品，配備完整的產品設計、質量檢測等體系。
產業鏈中參與者三足鼎立
高溫合金行業參與者包括特鋼企業、科研單位、高溫合金廠等。特鋼企業主要包括
ST撫鋼、寶鋼特鋼、攀鋼集團等，其產能較大，產品以變形高溫合金為主；科研單位主要包括鋼研高納、北京航材院、中科院金屬所、西部超導等，技術積澱較為深厚，產品種類覆蓋較全；民企主要以應流股份、萬澤股份、圖南股份等為代表，為市場新入者，但順應軍民融合趨勢逐漸佔據部分市場份額。
其中細分領域鑄造高溫合金的產業鏈結構中，母合金的製造商主要有鋼研高納、北京航空材料研究院、中科院瀋陽金屬研究所和圖南股份等；按照鑄造工藝的不同， 又可分為等軸晶鑄件和定向凝固柱晶 /單晶鑄件，分別有不同的生產商，供應給下遊的航空發動機主機廠。
細分領域粉末高溫合金的產業鏈結構中，主要包括母合金-制粉-粉末合金盤-主機廠四個環節的參與者。
細分領域新型高溫合金的產業鏈中，Ti-Al合金冶煉後可以分為變形路線和粉末路線；ODS高溫合金則主要有母合金-氧化物顆粒-擠壓-鍛造幾步生產環節。
熔煉與熱加工為關鍵工藝
高溫合金生產過程中涉及真空熔煉、熱加工、化學檢測、探傷、性能檢測等諸多技術環節，全部工藝過程包括溫度、溼度、壓力、電流等幾千個參數，產業鏈長、產品系列多、生產技術複雜，任一環節出現問題，都會嚴重影響高溫合金的性能和質量的穩定，因此需要反覆實驗、探索，技術和生產壁壘非常高。
現代工業技術的發展要求高溫合金的質量更高、組織更均勻、性能更穩定，能製造更大的零部件。為此必須重視生產工藝的研究，特別是熔煉和熱加工生產工藝。
熔煉工序為母合金製備過程中的關鍵環節，中國外高溫合金的熔煉方法包括單煉、雙聯及三聯工藝。
中國外高溫合金的熔煉方法中應用最廣泛、最普及的為真空感應爐、真空自耗爐和電渣爐，其中真空感應熔煉（ VIM ）是熔煉高溫合金眾多方法中最重要、最有效的方法。
與國外對比，俄羅斯粉末高溫合金採用VIM或 VIM+VAR雙聯熔煉工藝；美國粉末高溫合金採用 VIM+ESR+VAR三聯熔煉工藝；而中國粉末高溫合金基本採用 VIM單煉工藝，這是導致中國粉末渦輪盤純淨度尚未達到國外先進水平的主要原因之一。
熱加工是在高於再結晶溫度的條件下，使金屬材料同時產生塑性變形和再結晶的加工方法。熱加工通常包括鑄造、鍛造、焊接、熱處理等工藝。
高溫合金由於其複雜、惡劣的工作環境，其加工表面完整性對於其性能的發揮具有非常重要的作用。但是高溫合金是典型的難加工材料，其微觀強化項硬度高，加工硬化程度嚴重，並且其具有高抗剪切應力和低導熱率，切削區域的切削力和切削溫度高，在加工過程中經常出現加工表面質量低、刀具破損非常嚴重等問題。在一般切削條件下，高溫合金表層會產生硬化層、殘餘應力、白層、黑層、晶粒變形層等過大的問題。因此熱加工是高溫合金生產加工過程中的關鍵工藝。
單晶、熱障塗層、高效冷卻技術為發展趨勢
製備技術的升級促進產品的更新換代，高溫基體性能得到提升，同時熱障塗層以及氣冷、水冷等輔助技術的發展大幅提升了合金產品的耐高溫性能。單晶高溫合金、熱障塗層與高效冷卻技術並重為先進航空發動機渦輪葉片的三大關鍵科學技術。
（1）單晶高溫合金技術
航空發動機是飛機的心臟，渦輪葉片是心臟的「主動脈」。渦輪葉片的材質可以分為等軸晶、定向柱晶以及單晶，其中使用單晶高溫合金製備的葉片沒有晶界，減少了降低熔點的晶界強化元素、提高了合金的初熔溫度，能夠在較高溫度範圍進行固溶處理，相比等軸晶和定向柱晶高溫合金強度得到大幅提高，其鑄造工藝直接決定航空發動機的性能，是一個國家航空工業水平的顯著標誌之一。
自 20 世紀 80 年代PWA1480 單晶高溫合金成功研製，國外單晶高溫合金迅猛發展，至2000年已研製出第四代單晶合金。中國起步較晚，起先以仿製為主，現已研發出第三代單晶高溫合金DD33、DD9，以及第四代單晶高溫合金DD91、DD15 等。
單晶高溫合金加工工藝不斷改進，溫度梯度和晶體生長速度的控制、選晶器的優化都為製備更優質的單晶高溫合金打下基礎：
（2）熱障塗層（Thermal Barrier Coatings）
熱障塗層是指由金屬緩衝層（或稱金屬粘結層）和陶瓷表面塗層組成的雙層隔熱系統，具備熔點高、熱膨脹係數較大、熱導率較低的特點。金屬緩衝層減少了界面應力，避免陶瓷層的剝落。熱障塗層在高溫合金葉片和高溫燃 氣之間提供隔熱層和抗氧化層，降低金屬部件的溫度，提高高溫合金的工作溫度。同時可降低冷卻空氣需求量而顯著改善發動機性能，或在當前使用溫度條件下延長部件的使用壽命 。
（3）高效冷卻技術
目前冷卻技術主要圍繞高新的冷卻結構和冷卻介質開展研究。冷卻結構方面採用衝擊孔和氣膜冷卻結構為主；冷卻介質方面採用空氣、蒸汽等。
冷卻結構：現代渦輪葉片基本冷卻方式有氣膜冷卻、衝擊冷卻、強化換熱冷卻等，基本原理是冷氣從葉片根部流入，通過帶肋壁強化換熱的冷卻通道對葉片表面進行冷卻，一部分冷氣通過衝擊孔，以衝擊冷卻的方式對葉片前緣進行冷卻後流出， ，—部分通過氣膜孔流出從而在葉片表面形成氣膜冷卻保護，最後冷卻氣體經尾緣擾流柱強化換熱後從排氣縫流出。
冷卻介質：基本冷卻介質有空氣、蒸汽、汽霧等。空氣冷卻發展最早，應用最為廣泛。但用於冷卻的空氣使得用於燃燒的空氣量減少，大大減小渦輪系統的循環熱效率和輸出功率，因此產生替代空氣的其他冷卻介質；蒸汽冷卻技術以水蒸氣作為冷媒對燃氣輪機熱端部件進行冷卻，但由於蒸汽消耗量較大，冷卻蒸汽在流動中將消耗較多的可用功率，從而導致系統總效率的減少；汽霧冷卻是向蒸汽中添加水霧形成的汽霧兩相流來改善蒸汽換熱能力，既保證有效的冷卻，又提高渦輪系統的整體性能。汽霧冷卻與傳統空氣冷卻相比，具備換熱係數較高、強化冷卻效果好和結構簡單的優點。
高技術壁壘帶來高附加值
高溫合金材料主要應用於高溫、高壓或腐蝕性極端惡劣條件下，要求材料具備很高的質量可靠性、性能穩定性和尺寸精確性，材料生產加工的技術含量高，能夠進入該領域的企業數量有限；高溫合金產品的性能穩定性和質量可靠性是用戶最先考慮的因素，用戶一旦選定供應商後，不會輕易更換；而且較先進入的企業參與行業標準的制訂，對於標準的可行性和實施路徑有得天獨厚的優勢。
高溫合金產品毛利率高、附加值高。2019年中國高溫合金產量不足 3萬噸，對比其他鋼材產品：高溫合金產量僅為粗鋼的 0.028‰、不鏽鋼的 0.072‰、合金工具鋼的 10.31%，但市場規模已達百億。
航空發動機使用的原材料主要是高溫合金、鈦合金和鋁合金、鋼等，價值佔比分別為35%、30%和 30%左右，高溫合金為價值佔比最高的原材料。
航空發動機技術的加速發展對高溫合金材料提出更高的性能要求高溫合金的發展史同步於航空發動機的發展史，作為難以取代的熱端材料，高溫合金耐熱性的提高帶來更高的渦輪前溫度，渦前溫度每提高 100℃，推力至少增大 10%，因此對於更高推力航空發動機的需求驅使高溫合金材料的升級換代。
以美國為例，其始終堅持一代新材料，一代新型發動機的理念，航空發動機的換代需求倒逼材料性能的提升，相關政策法規也促使其相輔相成、共同發展：
從二戰結束到21世紀初，軍用噴氣戰鬥機及其動力的發展大致經歷四次更新換代，當前，列裝推重比 10—級先進渦扇發動機的第四代戰鬥機（ 如美國的 F/A-22和 F-35)，成為美國和部分西方國家，甚至中國部分周邊國家和地區 21世紀上半葉的主戰機種。民用運輸機和旅客機的動力也大致經歷了四個階段。
航空發動機性能指標的提高推動著新型高溫合金的發展，代表航空發動機關鍵技術的渦輪葉片所用的高溫合金材料從第一代更新至第三代。
中國從 20世紀 60年代開始研發 WP-5、WP-6等發動機起，開始自主研製配套高溫合金材料。最初為仿製蘇聯的GH4033、GH4037等牌號，而後新型航空發動機的開發都拉動新牌號高溫合金材料的預研工作，發展至今，為 WS-15、WS-18、 WS-20等發動機已研發出第三代單晶高溫合金 DD9、DD10等。
2017年10月18日，習近平總書記在十九大報告中指出，同國家現代化進程相一致，全面推進軍事理論現代化、軍隊組織形態現代化、軍事人員現代化、武器裝備現代化，力爭到 2035年基本實現國防和軍隊現代化，到本世紀中葉把人民軍隊全面建成世界一流軍隊。
據SIPRI統計，全球國防支出總額自2014年起穩步增長。美洲一直為國防支出最多的地區美國《 2020財年國防授權法案》通過的國防支出高達 7380億美元（增速約2.8%）；面對複雜多變的國際局勢和摩擦升級的外圍環境，中國國防支出也逐年創新高。根據財政部發布的《關於2019年中央和地方預算執行情況與2020年中央和地方預算草案的報告》，2020年中國國防預算12680億元（增速約2011至 2017年間，國防費中裝備費佔比已提升至 41%，大力拉動先進裝備的列裝和舊裝備的更新換代。
從軍機保有量來看 ，中國已經成為世界前三的空軍力量，3210架的數量僅次於美國和俄羅斯。從軍機性能和戰鬥力來考量，現役飛機機型較為老舊，數量亦與美俄差距較大 。在中國加強國防建設，尤其是加快海空軍實力建設的背景下，新式戰機的國產化替代將帶來巨大的市場空間。根據《World Air Forces 2020》統計，美國戰鬥機主要以三代機F-15系列431架、 F-16系列790架)與四代機（F-22系列177架 、F-35A系列86架）為主，自 21世紀初起戰鬥機的增量即主要來自三代機和四代機未來中國隨著殲-10C、殲-16、殲-20等一系列三代半或四代的新機型的批量交付，現有的二、三代機亦 將逐步更新換代為三、四代機。
殲 16於 2016年開始服役，作為三代半戰機成為填補中國戰機空缺的主力；
運 20於 2016年服役，將逐漸擔負起部隊大部分戰略、戰術運輸任務；
殲 20作為最新四代戰機，已於 2017年服役，將成為空軍戰機的核心力量；
同時，軍改後各軍種對於新式裝備的需求非常旺盛，改革陣痛自17年底開始逐步消除，並呈現一定的訂單補償效應；基於國家安全重大戰略需要，中國 2018年軍機數量增長率為 2019年為 4.97%，增速較快，航空發動機充分享受量增紅利。
材料性能是決定飛機性能的關鍵因素。現代大飛機原材料的選取是安全性、經濟性、技術水平綜合評估的結果。一架飛機的性能改進有 2/3來自於材料性能的改進，材料的先進性在相當程度上決定整架飛機的性能。因此高溫合金的自主可控和加大研發是大勢所趨。
「兩機「計劃開啟及航發集團成立開啟中國航空發動機產業「飛發分離」新局面 。當前，世界上能夠獨立研製載人飛機的國家有 15個，但是能夠獨立研製先進航空發動機、建立完整產業鏈的國家只有美國、英國、法國、俄羅斯和中國。為了加快中國航空發動機產業發展，2016年，中國開啟「兩機」專項政策，同時成立中國航空發動機集團公司，將航空發動機與整機剝離開，使其不再受制於整機的研製工作 。為國產航空發動機發展提供體制和資金保障，注入強勁動力。
（1）軍用航空發動機已由仿製走向自主研發：
航發集團下屬航空發動機生產廠商主要有西安航發、瀋陽黎明、株洲南方、貴州 黎陽等，主要生產配備於軍用飛機的渦扇、渦軸、渦槳發動機。其中，供殲-10、殲-20、運-20等主力戰機、主力運輸機使用的 WS-10、WS-15、WS-20發動機主要由西安航空和瀋陽黎明負責研發、生產 。
（2） 民用航空發動機從零起步，任重道遠：
不同於軍用航空發動機自1960s起步，自 2009年中國航發商發成立才正式開啟了中國民用航空發動機自主研發的進程。中國目前主要有兩款大飛機在研：C919和 CR929，其中 C919對標的是歐洲空客 A320neo系列，波音 737MAX系列等；CR929對標的是波音 787飛機和空客 A350系列飛機。由於民用領域對發動機的安全可靠性、經濟性、續航性要求更高，且中國民用航空發動機技術積澱薄弱，因此前期國產民航大多選配國外發動機。
但是航空發動機經濟回報較高：民用航空發動機大多使用時間較長，可達30~50年；據日本通產省測算，按照產品單位質量創造的價值計算如果輪船為 1、則汽車為 9、計算機為 300、飛機為 800，航空發動機高達 1400。
而目前民用航發市場主要由幾家全球頭部企業分割，中國尚未有一席之地。目前幾乎所有窄體客機都選配 CFM國際的 CFM56或 LEAP系列發動機；寬體客機則主要選配 GE公司的GE90、 GE9X和 GEnx發動機及 RR的 Trent系列發動機。
中國商發成立後，拉開了中國民用航空發動機自主研發的序幕。國產民用飛機 C919、CR929、ARJ21等都有望配備國產發動機。在中美貿易摩擦不斷、2020年 2月傳出斷供 LEAP-1C發動機的背景下，應著力突圍發動機 「卡脖子」問題，重視 供應鏈風險。民用航空發動機的自主可控勢在必行。
全球高溫合金市場規模不斷擴大，且增速加快，根據前瞻產業研究院統計數據，全球每年消費高溫合金材料約 30萬噸， 2018年市場規模達到 121.63億美元，之後增速突破 5%。就消費區域來看，美國高溫合金消耗量佔比 48%，為高溫合金最大、最成熟市場；歐洲消費量佔25%，為第二大消費區域；亞洲佔 22%，隨著下遊關聯行業的擴容，各國都將增加對高溫合金的需求量，且最大的增量來自中國。我們預測中國高溫合金行業未來 5年的 CAGR達 8%以上，至2024年市場規模接近 150億元。
從下遊應用來看，高溫合金主要應用於航空航天領域，且由於其優良的耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等性能，逐步拓展到電力、原子能、汽車、冶金、玻璃製造等工業領域，廣泛的應用領域大大擴展了對高溫合金的需求。
航空航天領域對高溫合金的需求佔比約為55%，其次為電力和機械，需求佔比分別為 20%、10%，另外工業領域佔比 7%，汽車、石油和其他領域佔比分別為 3%、3%和 2%。
中國高溫合金軍用佔比高達80%，主要供應於航空航天領域。伴隨著航空航天產業的發展中國已經建立起自己的高溫合金體系，從而形成一定的產業規模。
高溫合金 ——航空航天發動機的應用
高溫合金從誕生起就用於航空發動機，在現代航空發動機中，高溫合金材料的用量佔發動機總重量的 60%，主要用於四大熱端部件：燃燒室、導向器、渦輪葉片和渦輪盤，此外還用於機匣、環件、加力燃燒室和尾噴口等部件。
燃燒室：燃燒室內產生的燃氣溫度在 1500~2000℃ 之間，燃燒筒合金材料承受溫度達800~900℃ 以上，局部可達 1100℃ 。除耐高溫外，還要求材料具有抗氧化性能、抗熱腐蝕性能和良好的冷熱疲勞性能。燃燒室使用的材料以鎳基或鈷基高溫合金為主，常用 Haynes188鈷基高溫合金（三代戰鬥機 F100、Hastelloy X鎳基高溫合金（三代戰鬥機 F110、F404和F414 、新的燃燒室結構（四代戰鬥機 F119和 F135採用浮動壁結構 、F136發動機採用Lamilloy結構）和塗敷熱障塗層的高溫合金（五代戰鬥機）。
導向器：導向器是調整從燃燒室出來的燃氣流動方向的部件，是航空發動機上承受熱衝擊最大的零件，材料工作溫度最高可達 1100℃ 以上，但葉片承受的機械負荷不大。根據導向器工作條件，要求材料具有較好的持久強度及熱疲勞性能、較高的抗氧化和抗腐蝕的能力。導向器的主要材料為鑄造高溫合金，常用 IN718C、 PWA1472、Rene220、R55等型號高溫合金；此外，WS10發動機渦輪導向器後篦齒環製造採用氧化物彌散強化高溫合金。
渦輪盤：渦輪盤在四大熱端部件中所佔質量最大。工作中受熱不均，輪緣溫度達 550-750℃ 而輪心溫度只有 300℃ 左右。榫齒部位承受最大的離心力，所受的應力更為複雜。為此要求渦輪盤材料具有高屈服強度和蠕變強度、良好的抗機械疲勞性能和較小的線膨脹係數等。用於渦輪盤製造的材料主要是粉末冶金高溫合金，例如 IN100粉末高溫合金（ F100發動機）和中國常用的 FGH95、GFH96、 FGH97、FGH98、FGH91合金。
渦輪葉片：
渦輪葉片是航空發動機中工作條件最惡劣也是最關鍵的部件，由於其處於溫度最高、應力最複雜、環境最惡劣的部位而被列為第一關鍵件。渦輪葉片材料大多也是精密鑄造鎳基高溫合金，目前已經發展了五代單晶合金。渦輪葉片其結構與材料的不斷改進成為航空發動機性能提升的關鍵因素之一。常用第三代單晶高溫合金 CMSX-10，第四代單晶高溫合金 EPM-102，近年來日本又相繼成功的研製出承溫能力更高的第四、五、六代單晶合金 TMS-138、TMS-162、TMS-238等。
（1）軍機高溫合金需求測算——結合中美戰機現狀實力對比，以及國家對軍用飛機發展的政策支持 ，我們做出以下預測：（2）民機高溫合金需求測算 ——基於中國民用航空發動機自主可控戰略的驅動空客公司預測2019-2038年間客運和貨運飛機的需求量可達 39210架，其中舊機替換量佔36％，新機增長量佔 64%，總價值約 4.9萬億。亞太地區需求佔比為 42 達 16540架。
波音公司預測，近年來中國的航空運輸量增長率（RPK）可達 5.5%。受疫情影響，波音下調了全球市場預測，但仍然預測未來 20年中國將成為飛機交付量最多的國家，達到 8600架；
中國商飛預測未來二十年將有 8725架飛機交付中國市場屆時中國航空市場將擁有 9641架客機，其中單通道噴氣客機 6521架，雙通道噴氣客機 2174架，噴氣支線客機 946架。
我們預測 2020-2039 年間中國新增民機數量約 8500架，目前主流民用飛機配備的發動機數量為 2-4臺，基於平均每架民航飛機配備 3臺發動機的假設估計，未來二十年將新增約 2.5w臺發動機，預計民機發動機所需高溫合金共計約 16~18萬噸。
高溫合金 ——航天發動機的應用
液體火箭發動機中渦輪泵和燃燒室是液體火箭發動機的關鍵部件，主要使用高溫合金材料，如 GH1040、GH2028A、GH4196、GH4141、GH4586等。
2020年，美國為火箭發射次數最多的國家，共計發射 44次，其中成功 40次。中國發射次數居第二位，共計39次，且自 2018年以來，中國火箭年發射次數均超過 30次， 我們預測中國今後數年將進入太空探索、火箭發射的高峰時期。
如今中國航天產業的發展對高溫合金提出了持續的需求。中國未來主力運載火箭長徵七號芯一級採用 2臺 YF-100發動機，芯二級採用 4臺 YF-115發動機，助推器 配置 4臺 YF-100發動機；長徵八號芯一級採用 2臺 YF-100發動機，芯二級採用 2臺 YF-75發動機，助推器配置 2臺 YF-100發動機。YF-100發動機自重 1.9噸， YF-115發動機自重約 0.23噸，YF-75發動機自重 0.245噸。火箭推力室質量佔發動機質量的 24~40%、渦輪泵佔 20~26%、燃燒室佔 1.2~3.3%，共計約60%，即每枚長徵七號運載火箭所用高溫合金部件質量約為 3.42噸，每枚長徵八號運載火箭所用高溫合金部件質量約為 2.85噸。假設平均每年航天發射長徵七號 25次 、長徵八號 10次，預計未來10年中國火箭發動機用高溫合金需求達 1200噸。
高溫合金 ——艦船燃氣輪機的應用
艦船燃氣輪機是高溫合金的另一個主要用途，包括四大部分：空氣壓縮機、燃燒室、葉輪系統及齒輪減速器。噴射到葉輪上的氣體溫度高達 1300℃，因此葉輪系統需要選用高溫合金材料。
自1954年 10月從蘇聯獲得第一批兩艘 6607型（鞍山級）驅逐艦至今，中國海軍共計入役裝備過 10型 54艘驅逐艦，其中現役 8型 33艘，為中國人民解放軍海軍主要水面作戰力量；此外，截至 2019年 3月，中國在役 64艘護衛艦。我們認為 借勢航母艦隊構建及艦船更新換代的勢頭，我軍艦艇未來或仍將繼續處於快速建造期，預計到2035年將部署 3個航母編隊、3個兩棲攻擊 /登陸編隊和 3個近海防禦艦隊 2050年將部署成 4個航母編隊 、4個兩棲攻擊 /登陸編隊和 4個近海防禦艦隊的作戰體系，預計至 2035年對高溫合金的需求量約為 6.2萬噸 、2050年對高溫合金的需求量約為 8.3萬噸 。
高溫合金 ——汽車廢氣增壓器渦輪的應用
汽車廢氣增壓器渦輪也是高溫合金材料的重要應用領域。廢氣渦輪增壓器主要由渦輪機和壓氣機等構成。將發動機排出的廢氣引入渦輪機，利用廢氣的能量推動渦輪機旋轉，由此驅動與渦輪同軸的壓氣機實現增壓。目前，國外的重型柴油機增壓器配置率 100%，中小型柴油機也在不斷地增大其配置比例，如英、美、法等國家已達 80%左右。目前，中國渦輪增壓器生產廠家所採用的渦輪葉輪多為鎳基高溫合金渦輪葉輪。
根據霍尼韋爾發布的《全球渦輪增壓市場預測》報告，預計到 2021年， 裝配有渦輪增壓器的汽車的市佔率將增至 48%。我們預測渦輪增壓器汽車市佔率 CAGR為 渦輪增壓汽車將自 2015年 762萬輛增至 2021年約 1200萬輛，根據每萬輛汽車渦輪增壓器高溫合金用量約為 2w噸，高溫合金需求量約為 2400噸。
高溫合金 ——原子能工業的應用
2019年全球核電消費量（按投入當量計算 ）增長 3.2％，是 2004年以來增速最快的一年，遠高於過去十年的平均水平（-0.7％）。與 2018年一樣，中國的增幅居世界首位，且 0.5EJ的增幅也是中國有史以來最大的一年。
原子能工業使用的高溫合金包括：燃料元件包殼材料、結構材料和燃料棒定位格架，高溫氣體爐熱交換器等，均是其他材料難以代替的。
2019全年中國新投產 2臺核電機組，在運機組達到 47臺，裝機容量達 4874萬千瓦，核電發電設備容量佔中國總發電量的 2.42%。按照每年核電設備容量新增約 600千瓦計算 ，大約需建設 10座 60萬千瓦 級核電站。正常一座 60萬千瓦的核電站需用蒸發器「U」形傳熱管100噸，加上大量的堆內構件用不鏽鋼精密管和控制棒、核燃料包套管等，共計需要各類核級用管 600多噸，則每年核電領域高溫合金需求總量約 6000噸 。
高溫合金 ——石油化工的應用
美國從70年代開始，逐漸將航空領域的高溫合金轉移到油氣開採領域中應用。蘇倫貝謝、哈裡伯頓等大公司，每年採購高溫合金的量非常高。在石油和天然氣開採，特別是深井開採中，鑽具處於 4~150℃的酸性環境中，加之二氧化硫、硫化氫和泥沙等存在，必須使用耐腐蝕耐磨高溫合金。中國中石油、中石化大多採用不鏽鋼等材料，高溫合金的普及度較低，高溫合金具有仍有較大替代空間。如下圖所示，所有標註部分美國用的都是高溫合金。
石油化工產品的生產加工過程中，會用到加熱爐、煤氣（油）發生爐、乾餾爐、裂解爐、轉化爐、脫氫爐、制氫爐等，內部結構包括輻射室、對流室、餘熱回收系統、燃燒器和通風系統等多個組分。比如乙烯製備過程中使用的裂解爐管使用溫度達 1000~1100℃，大量應用高溫合金材料，隨著乙烯等化工產品產量的逐步增加，高溫合金的需求量也水漲船高 。
回顧中國外高溫合金生產商的發展歷史，國際著名高溫合金生產商均有著悠久歷史的技術積澱，且與下遊產業合作密切。中國高溫合金雖起步較晚，但是生產商不斷提高研發投入、擴大產能，在政策護航、投入加大、技術突破的關鍵時期，當實現借勢爆發。
早在20世紀 30年代，英國、德國、美國就開始研究高溫合金。二戰時期，高溫合金的研製進入高速發展時期，鎳基、鈷基、鐵基高溫合金紛紛研製成功並大量應用；中國自 1956年第一爐高溫合金 GH3030試煉成功起，其研究、生產和應用已歷經 60年，根據 2012年出版的《中國高溫合金手冊》，列入高溫合金牌號 205個， 中國成為繼美、英、俄後第四個擁有自主高溫合金體系的國家，使中國航空發動機的生產和發展逐漸突破高溫合金材料的瓶頸。
據SMC統計， 2009年世界高溫合金總產量約 25萬噸 /年，其中 SMC公司長材產量世界第一，佔比 18%；板材產量世界第三，佔比 11%。而中國的高溫合金生產商起步較晚，產能較低，排名靠後。
國外生產高溫合金的企業大致分為兩類：以通用電氣、羅羅、普惠等為代表的同時生產航空發動機的企業，產業鏈長，高溫合金是其產業鏈的一個環節；以阿勒格尼技術 ATI）、精密鑄件公司（PCC）、日本制鐵等為代表的特鋼企業，產品為特種不鏽鋼、鈦合金等多種特鋼產品，高溫合金是其產品的一個組分。
通用電氣 GE）：掌握核心技術，與下遊聯繫緊密
美國通用電氣公司（GE）是一家多元化公司，產品覆蓋範圍廣泛。GE生產的高溫合金主要供應於航空領域和發電領域。公司將全球知識和技術經驗共享融合，以多維度的經驗積累、全集團的資源調度與整合，促進航空與發電兩方業務相互借鑑、共同發展。
（1）技術積累深厚，重視研發與保護：
GE早在 1940s就開始研究高溫合金並進行商業化的嘗試，經過近八十年， GE在技術上已經有很強的積累，至 2019年，GE在高溫合金領域已擁有1752項專利。從技術布局上來看，GE的高溫合金相關專利基本覆蓋產業鏈的各個環節，其中合金表面處理和焊接方面的專利數量分列前兩位；從應用領域布局上來看，航空航天和交通領域數量較多。此外，GE的高溫合金核心技術嚴格對外保密，以技術為壁壘，捍衛自身的市場地位。
（2）與下遊巨頭合作緊密，形成產業鏈互動：對於高溫合金生產企業而言，通過與下遊巨頭緊密合作，不僅可以獲取穩定訂單、搶佔市場份額、構築進入壁壘，還可以通過與下遊巨頭合作研發，形成產業鏈互動。首先 GE與美國政府合作緊密，1941年，應美國政府的要求，GE開始製造美國第一臺噴氣式航空發動機；1942年 10月 1日，以 GE I-A型發動機為動力的美國首架噴氣式飛機貝爾 XP-59A成功首飛，美國進入噴氣式動力的新紀元。此後，GE抓住時機再接再厲，在 I-A型發動機基礎上發展出 J-33、J-35等型號的發動機；1971年 GE法國 SNECMA公司合作成立 CFM國際發動機公司，先後與美國波音公司、法國空客、德國漢莎航空公司和加拿大航空公司合作，為其軍用或民用飛機研發、裝配發動機。
（3）合資合作，鞏固龍頭地位：
GE在發動機領域有三家以 50：50股權結構成立的合作企業：一是與法國賽峰集團合作的 CFMI，這是國際合作的典範；二是與普惠合作的發動機聯盟 EA成功切入空客 A380市場，用了 20年的時間佔據 55%的市場份額，競爭對手是羅羅的 Trent 900，屬於「強強聯手」；三是與本田航空合資創建GE-本田航空發動機有限責任公司，主力產品為HF120 小型渦扇發動機，彌補其在小型渦扇發動機領域競爭力弱的短板。
阿勒格尼技術（ATI）：特鋼資質，專注航空領域
航空航天領域為主要市場，供應下遊巨頭優質客戶：2017 年、2018 年、2019 年公司航空航天與國防領域的收入分別佔到總營收的49%、49%、52%。這部分產品的需求主要受商業航空航天周期的推動，公司在該業務領域的客戶群包括波音公司、空客公司、龐巴迪航空航天公司、巴西航空工業公司、通用電氣公司旗下的GE 航空公司、羅爾斯羅伊斯公司、普拉特惠特尼公司、斯奈克瑪（CFM 集團）以及製造噴氣發動機的各種合資企業。
分部門來看，公司高性能材料和組件（HPMC）部門和扁平軋制產品（FRP）部門2019 年營收佔比分別為58%和42%。HPMC 部門年收入的78％、FRP 部門的15%來自航空航天和國防市場。
精密鑄件公司（PCC）：鑄造業的巔峰
創始於1953 年的Precision Castparts Corp.（精密鑄件公司）是熔模鑄件、鍛件、高性能合金以及緊固件、金屬部件的領先廠商，位於Oregon 州的Portland 地區，其產品廣泛應用於航空、國防、發電以及工業領域。據公司2015 年10K 表數據顯示，其業務部門主要包括：精密鑄件產品（佔收入的25%）、精密鍛件產品（佔收入的43%）以及飛機機身產品（佔收入的32%）。終端市場來看，公司收入約70%來自航空相關行業，17%來自發電行業，13%來自於工業部門。
PCC 在1970s 前就積累了諸如GE（通用電氣）、波音等優質客戶，1980s 起開始收購整合、擴張業務版圖。其收購範圍既包括垂直的上下遊企業，也包括橫向的臨近市場。其中PCC 於2006年收購特殊金屬公司（SMC），SMC公司註冊的高溫合金牌號有 Inconel、Incoloy、Monel、Nimonic和 Udimet，從此高溫合金產品也納入 PCC的行業版圖。
ST撫鋼：特鋼行業先驅，軍工輻射民用
（1）堅持「特鋼更特 」發展理念，始終堅持為軍工服務。從中國第一顆原子彈、第一顆氫彈、第一顆人造衛星、第一枚飛彈到各類中程遠程運載火箭，從中國 「神舟 」系列載人飛船到 「嫦娥 」探月衛星，從中國第一代國產戰鬥機到當代最先進的戰鬥機，多種核心和關鍵特殊鋼材料均由 ST撫鋼提供。且公司產業鏈不斷延伸，覆蓋核電、高鐵等民用領域。
（2）高溫合金與超高強度鋼市佔率高，產能擴張可期。公司以 「三高一特 」（高溫合金、超高強度鋼、高檔工模具鋼、特種不鏽鋼）為核心產品。目前，公司高溫合金和超高強度鋼在航空航天市場佔有率分別高達 80%和 95%以上；且 2020-2022年投資 7.9億元，新增一臺 30噸真空感應爐和一臺 30噸真空自耗爐及其附屬設施，一臺 70MN 快鍛機、60噸操作機、20噸無軌車，一臺 12噸真空感應爐、一臺 200kg 真空感應爐及其附屬設施，四臺 12噸真空自耗爐和一臺 6噸真空自耗爐及其附屬設施。
（3）改制重組，煥發新生。公司控股股東從地方國資變更為沙鋼集團，機制更為靈活，公司業績也於改組後（2018年）轉虧為盈。沙鋼集團主要產品為汽車用鋼、機械工程用鋼、軌道交通用鋼、能源用鋼、船用錨鏈鋼、礦用鋼、扁鋼及特冶鍛坯等八大類特鋼，產品用於汽車、鐵路、機車、造船、機械等行業。與 ST撫鋼軍民兩域優勢互補，兩翼齊驅。
鋼研高納：技術積澱深厚，高溫合金專精
（1）作為行業先入者，公司兼具研發實力與產業化規模。與特鋼企業相比，公司研發優勢毋庸置疑，產品技術中國領先；與中科院瀋陽金屬研究所和北京航空材料研究院相比，公司的產業化規模優勢同樣明顯。
（2）高溫合金品類齊全，主攻高端產品。鋼研高納公司的主要產品包括鑄造合金製品、變形合金製品、粉末合金製品、特種合金製品、高純高強特種合金製品。公司產品種類齊全，具有生產中國 80%以上牌號高溫合金的技術和能力，在航天發動機精鑄件領域市場佔有率 90%以上；在汽輪機葉片防護片司太立合金、ODS 合金、鋁鈦合金、燃氣輪機渦輪盤等多種前沿高端及新型高溫合金產品領域，公司研發、生產優勢明顯，多種產品處於獨家供應地位。
（3）注資收購，拓寬市場佔有率，深化產業鏈協同效應。公司完成收購青島新力通後，業務領域拓展到石化領域用管材和各類合金爐管等業務，成為新的利潤增長點。
應流股份：中國精鑄龍頭，立足核電航空
（1）對標PCC，未來成長空間巨大。公司是專用設備零部件生產領域內的領先企業，主要產品為泵及閥門零件、機械裝備構件，逐步擴展到核能新材料和兩機業務板塊。精鑄業務成長平滑，客戶資源深厚，產品出口以歐美為主的各個國家、近百家客戶，包括通用電氣、艾默生、西門子等十餘家世界 500強企業，是可與 PCC對標的中國精鑄龍頭，成長空間巨大。
（2）產業鏈延伸，價值鏈延伸。公司產品除傳統業務板塊石油天然氣設備零件、 工程和礦山機械零部件外，亦延伸至高端裝備業務，包括核能新材料及零部件、航空航天新材料及零部件、其他高端設備零部件等，其中主要應用高溫合金的核能新材料及零部件和航空航天新材料及零部件的毛利率高達 40%以上。
萬澤股份：轉型新入者，產研相結合
公司分別設立萬澤中南研究院、深汕萬澤精密鑄造和上海萬澤精密鑄造分公司，以自有資金持續投入高溫合金業務合計 12.85 億元：
募投項目新建年產超純高溫母合金 1500噸、渦輪盤 300對、高溫合金粉末 350噸生產線，公司預計 2021年達產。
「質」：國產高溫合金在合金純淨度、組織均勻度、加工工藝控制和產品合格率等方面與美國、俄羅斯等國的產品仍存在差距，這些差距使得中國廠商主要集中在中低端產品的製造上，高端產品產能不足仍然依賴於進口。隨著中國研製更高性能的航空航天發動機，需要研發耐熱性能更好的高溫合金與之配套。中國高溫合金企業一方面需要加大研發投入、提高研發能力，另一方面還需要升級生產裝備，為生產更高品質高溫合金材料打下基礎。以 ST撫鋼、鋼研高納為代表的部分企業，持續在科研創新和生產工藝上取得突破，已有部分產品可以替代進口預期整個行業也會向高端化的方向發展。
「量」：目前中國高溫合金生產企業產能有限，供給與需求之間存在較大缺口，燃氣輪機與核電等高端民用領域的高溫合金仍主要依賴進口。
2019年，中國高溫合金產量為 27600噸，但需求量達 48222噸，產量遠不及需求 。我們認為基於軍工現代化加速推進、「十四五」期間對於國防建設的更高要求，中國高溫合金的消費量將快速提升。又由於高溫合金的技術門檻較高，增產擴能的周期長 、難度大，短期內產量的增速難及需求，供需缺口或將進一步擴大。
中國高溫合金生產廠商中，據 2019年營收情況來看，鋼研高納、ST撫鋼、圖南股份分居前三，亦有西部超導、應流股份等公司正積極建設募投項目，新增高溫合金產品產能，助推業績釋放。