（报告出品方/作者：广发证券，孟祥杰）
一、基础介绍：性能优异，高端装备为主要应用市场（一）性能：热端部件应用材料，不同类型合金工艺成熟度存在差异
高温合金是指能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。 一般来说，高温合金是指以第Ⅷ主族元素（铁、钴、镍）为基，加入大量强化元素， 能在600℃以上的高温及一定应力作用下，长期工作的一类金属材料。从性能看，高 温合金具有较高的高温强度、良好抗氧化、抗热腐蚀、抗疲劳等优良性能，在高温合 金下具有良好的组织稳定性和使用可靠性，因此也被称为热强合金、超合金等。
高温合金可分为变形、铸造和粉末等三类。根据合金材料成型方式，高温合金可分 为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金三类。变形合金可生产棒材、丝材、板材、管材和带材等，铸造高温合金有等轴晶铸造、定型凝固和单晶铸造之分，粉末冶金合金有普通粉末和氧化物弥散强化粉末等。在命名方式上，国外的高温合金牌号 根据开发生产厂家的注册商标命名；国内变形高温合金牌号以GH后接4位阿拉伯数 字表示（第一位表示分类号，2~4位表示合金编号），铸造高温合金采用K前缀（第 1位表示分类号），粉末高温合金以FGH前缀后跟阿拉伯数字表示，以MGH、DK和 DD等作为前缀的合金分别表示机械合金化粉末高温合金、定型凝固高温合金和单晶 铸造高温合金。
不同工艺路线的发展取决于行业在性能与成本方面的平衡。以铸造高温合金和粉末 高温合金的出现为例，据《航空航天用先进材料》（化学工业出版社，李红英等， 2019）：
（1）下游工作温度及强度提高牵引合金成分变化，使得变形高温合金使用的热加工 工艺难以使用，进而牵引上游研发可直接以铸态使用的铸造高温合金。随着高温合金工作温度和强度的不断提高以及综合性能的改善，合金中强化元素含量不断增加， 成分越来越复杂，热加工性能变得很差，不少高性能镍基高温合金已不能热加工变 形，只能以铸态使用。铸态高温合金不再考虑锻造变形性能，可通过精密铸造方法 或定向凝固工艺铸造出形状复杂且有通常内腔的无余量空心薄壁叶片。而又因为铸 造高温合金元素总量要显著高于变形高温合金，如固溶强化元素增添了Re、Ru，难 熔金属元素W的含量提高（有些合金超过10%），使得铸态高温合金持久强度、抗拉 强度都明显高于变形高温合金。而按照凝固方法的不同，牵引等轴晶铸造、定向凝 固柱晶和单晶的相继研发问世。
（2）合金成分变化导致难以通过热加工变形，以及铸态组织偏析使得性能波动，牵引粉末冶金工艺生产高温合金克服上述难点。由于铸态组织偏析严重导致了显微组 织的不均匀和力学性能的波动，故而行业开始采用粉末冶金工艺生产高温合金克服 上述缺点。1971年美国普惠公司将当时镍基铸造高温合金IN100制成预合金粉末，经 等温锻造工艺制成F-100战机发动机零件，1972年装备在F-15和F-16上，以取代原 来的Wapsaloy变形高温合金，每台发动机减重58.5kg，成本降低15%。此外，粉末 高温合金节省原料、降低成本，采用粉末冶金热等静压加锻造法来生产的预制坯， 与传统工艺来比可节约2/3重量的合金原料，降低12%的成本。
（二）产业链：以镍等为原料，处于上游环节，有向下纵伸的发展趋势
高温合金产业链上游为金属原料，而由于镍基高温合金使用量较大，从而上游多以 电解镍为原料。从采购量大小看主要为镍、钴、钼、铼等金属原料。据图南股份招股 书，对于镍基高温合金，其主要原材料为电解镍，属于国家战略物资，国内主要生产 厂家为金川集团有限公司（或其授权经销商）等少数几家公司，基本采取现款现货 模式交易，价格具有明显波动性，采购价格根据市场价格随行就市。
高温合金生产企业处于产业链中上游，核心在于通过工艺控制，实现金属原料熔炼 为纯净度高、成分均匀性和组织一致性较好的高温合金。企业结合先进的制造检测 设备，将基体元素按照一定比例和工艺生产流程，生产下游客户所需求的性能优良 的高温合金产品，包括铸造高温合金母合金、变形高温合金、粉末高温合金等，产品 形态视下游需求、设备能力、工艺水平而异，包括棒材、管材、丝材等。
高温合金产品认证标准较为严格，需要多环节认证才能纳入客户的合格供应商目录。 据隆达股份招股书，产品进入高端装备供应链时，设计所、主机厂、直接客户（多为 锻铸厂）等单位，全程参与关键重要部件所用高温合金的合格供应商考核评审过程， 非关键重要部件用高温合金的评审过程则会有所简化。
（三）价值拆分：合金及锻铸为主要增值，金属材料价格波动影响盈利
电解镍、金属镍等金属材料为高温合金厂商的主要原材料之一。据《航空航天用先 进材料》（化学工业出版社，李红英等，2019），当前航空发动机领域用量较大的 GH4169化学成分（质量分数，%）中，镍占比超40%，在如GH4738、GH4698、 K417、K419等变形及铸造高温合金产品中，镍质量分数也在50%以上甚至更高。以 图南股份为例，电解镍为该公司2017-2019年直接材料第一大构成，分别占报告期内 公司直接材料的46.80%、46.89%和41.07%。
铸造高温合金母合金产品方面，直接材料为营业成本的主要构成，镍构成主要成本。 图南股份铸造高温合金母合金2016~2018年间直接材料占营业成本比重约大于80%， 2018、2019H1占比甚至高达约90%。隆达股份2017-2020年高温合金以铸造高温合金母合金为主（其变形高温合金产线2020年末才投产），2018-2020年间直接材料占营业成本比重均超80%。金属镍作为高温合金母合金主要原材料。据隆达股份招股 书，2018~2021H1的四个报告期内，高温合金主要原材料镍的采购均价分别为9.15 万元/吨、10.03万元/吨、9.97万元/吨、11.38万元/吨，2019年度、2020年度、2021 年1-6月采购均价较2018年度有所上升，也导致了成本结构中直接材料占比上升。
从产业链各环节增值分布情况看，中下游精密铸件价值量相对较高。以图南股份为 例，我们假设上游原材料电解镍的单位价值为1，基于图南股份2016~2019H1四个报 告期内主要财务指标的均值，经测算，精密铸件环节所产生的价值量相对更大，该 环节增值（以毛利额指代，同时假设若母合金为外购）约为上游原材料电解镍的25 倍，或反映该环节技术高门槛。
成本波动方面，考虑电解镍为主要原材料，假设其他成本项目占比及销售价格不变， 则（1）母合金方面，电解镍价值每增长10%，铸造高温合金母合金（对于图南股份） 毛利率或下降约2.5%；（2）精密铸件方面，假设铸造高温母合金为自产自用，则电 解镍价值每增长10%，精密铸件（对于图南股份）毛利率或下降约0.4%。
