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工业皇冠上的明珠航空发动机核心材料公司未来能翻倍吗?上篇

来源:爱游戏平台下载    发布时间:2024-08-10 22:12:19
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  该篇为科创50板块系列分析的军工板块分析的第一个,前期在50指数当中选出西部超导、中复神鹰、国博电子进行跑组合,目前基本情况一个月下来虽然大盘波动较大,但该方向较为稳定。该篇共分为上下两篇,上篇主要是对西部超导的所在行业及公司产品状况做分析,下篇则是对公司的财报以及科研和估值做多元化的分析,下篇不日后将发出。若对整一个完整的过程不感兴趣,可以届时直接看下篇的结论部分。

  在航空航天的钛合金及高温合金领域目前主要有三家关系紧密的企业,即西部超导和宝钛、西部材料,三者同宗同源、都发源于902所, 902所是上世纪我国军工金属材料研究地,即宝钛的前身。最早902是以研究所和加工工厂的形式存在,即宝鸡稀有金属加工研究所和宝鸡有色金属加工厂。1988年代经过改制,宝鸡稀有金属加工研究所更名为西北有色金属研究院,总部迁往西安。2000年国家体制变化,宝钛和西北院就分开了,宝钛被陕西有色金属控股集团控股。西北院被陕西省财政厅控股。

  西部材料是西北院联合5家单位成立的国有股份公司。2003年西部超导由西北院联合其他10家单位成立的国有股份公司。西部超导最早是做超导材料的,后面才做钛合金。目前西部超导聚焦“钛合金+高温合金+超导材料”三大核心业务,形成了较为齐全的产品谱系。

  西部超导是我国高端航空钛合金材料细致划分领域龙头及高端钛合金棒丝材主要研发生产基地,也是目前国内唯一实现超导线材商业化生产的企业,也是国际上唯一的铌钛铸锭、棒材、超导线材生产及超导磁体制造全流程企业;同时亦是我国高性能高温合金材料重点研发生产企业之一。基本的产品包括:

  1)高端钛合金材料:分为棒材、丝材和锻坯等,大多数都用在航空发动机、航空装备、海洋工程、核工业等领域应用的进一步拓展,在直升机、商用飞机、商用航空发动机、燃气轮机等方面研发技术取得显著进展并获多个型号供货资格。

  2)超导产品:分为NbTi锭棒、NbTi超导线Sn超导线材和超导磁体等,公司MRI用超导线产销量再创新高,国内外市场占有率持续扩大,此外公司积极开发超导材料和磁体技术在核聚变、高温超导储能、量子计算机线缆及电力领域的应用。

  3)高温合金:分为变形高温合金和粉末高温合金母合金等,公司多个牌号下游认证顺利,典型牌号配套的多型号航发、燃机及商发进入批量供货阶段,产销量持续高增。

  钛合金具备耐高温、耐腐蚀等良好属性,以钛为基加入适量其他元素,调整基体相组成和综合物理化学性能而形成的合金,大范围的应用于航空领域。

  目前我国钛工业虽结构性产能过剩,但航空用高端钛材仍供不应求。航空用高端钛材供不应求,民用中低端钛材产能严重超过标准。中国钛材消费结构与全球相比最主要的差别在航空领域,2011年我国在航空航天领域用钛占比为8.3%,2021年占比达18%,达到2万吨左右。根据中国钛工业发展报告,2015-2021年我国航空航天用钛材产量CAGR为21.84%,行业产销量持续上升。随着科学技术水平不断发展,航空航天领域的用钛量将继续上升,我们预期航空航天将成为带动钛需求量开始上涨的重要动力据西北有色金属研究院发布的《钛合金应用领域及市场现状分析》,全世界内航空用钛材始终占据钛材总需求50%左右,而国内航空用钛材比例仅为18%,航空用钛材市场仍存较大拓展潜力。随着国内军用飞机与配套航发升级换代及商用飞机需求逐步落地,未来高端钛合金材料市场空间广阔。

  我国在商用、军用飞机制造技术上不断实现突破,制约我国高端钛材应用的壁垒逐渐被打破。过去制约我国用钛材航空应用的重要的因素主要有:(1)民用干线)批量生产的军用飞机用钛量普遍不高,机体用钛量一般低于5%, 发动机用钛量普遍低于 20%。而中期来看,上述制约因素正在逐渐消除。

  一方面原因是军用市场:我国国防力量将继续提高,带动钛材需求。近年来中国军费投入逐步提升,预期未来我国军费预算开支增速将会保持在GDP增速之上,对战机的需求也将逐步的提升。

  军用战机中用钛量不断提高。钛具有减轻结构重量、提升整体强度的重要特性,在新型飞机设计建造过程中,钛用量、使用水平慢慢的变成了衡量机型先进程度的重要指标。国外先进战机中钛含量已经基本稳定在20%左右,我国新式战斗机钛用量也呈上涨的趋势。歼8用钛量只有2%,而目前歼20的用钛量为20%,歼31为25%,达到世界先进水平。

  此外,不仅是战斗机,我军其他用途的飞机也即将迎来爆发的时代,同样会带动航空用高端钛合金的市场需求量。

  另一方面则是客机市场,客机更新换代,用钛量不断的提高。由于钛合金的优质性能,客机中也慢慢变得多地使用钛材以满足客机减重省油的要求。据统计,新型客机中钛含量慢慢地提高,波音767中钛占比仅有2%,而波音787中已经有15%的钛材用量。我国目前主要的大客机C919中钛含量为9%,已超越大部分类型的客机,而正在研发的C929型号用钛量达15%,是世界顶尖水平。

  全球航运未来市场发展的潜力广阔,钛需求潜力巨大,预期未来20年中国主流型号客机ARJ21-700和C919将为钛材带来11.6万吨的需求量。根据《中国商飞公司市场预测年报(2022-2041)》预测,未来20年全球将有42428架新客机交付,中国在未来20年间将接受客机9284架,其中支线年,中国的机队规模将达到10007架,占全球客机机队21.1%。中国航空市场将成为全世界最大的单一航空市场。其中,ARJ21-700和C919预期在未来20年分别可交付597架和5547架,带来11.6万吨钛材需求。

  根据目前的高端钛合金下游需求量的提升,至2030年左右,高端钛合金的使用量维持15%的年均增长问题不大,则2030年下游高端航空及发动机使用的钛合金使用量将达到5万吨。

  超导材料是指在一定条件下,具有零阻抗(直流电阻为零)及排斥磁力线特性的材料。超导材料按照临界温度可分为低温超导材料和高温超导材料。其中以NbTi和Nb3Sn为代表的低温超导材料具有优良的机械加工性能和生产所带来的成本优势,高温超导材料则由于能够在液氮环境下工作而具备更强使用经济性。

  全球超导材料市场规模持续扩大且以低温超导为主。随着全球超导技术不断突破,以及超导在所有的领域的应用规模逐步扩大,全球超导行业已然进入火热时代。其中,超导材料是超导应用的基础,所以是最先产业化的部分,也是未来最具确定性的领域。根据欧洲超导行业协会的调研显示,全球超导材料的市场规模近年来保持平稳增长,2021年全球超导材料市场规模为84.26亿欧元,同比增长13.09%;2021年低温超导材料市场规模为80.55亿欧元,市场占有率高达95.60%;而高温超导材料的市场规模仅为3.71亿欧元,市场占有率仅为4.40%。根据Global Market Insights预测,2030年全球超导材料市场预计将达约168亿欧元,2022-2030年复合增长率为9.5%,其中低温超导的年复合增长率为8.5%。

  MRI为低温超导材料重要应用领域,国内需求回升。MRI已成为目前最重要的医疗影像诊断之一,是当前国家优先发展的高技术产业化重点领域之一。当前我国人均MRI拥有量与发达国家存在比较大差距:根据数据分析公司Statista的数据,截至2019年,日本和美国每百万人口MRI拥有量分别为55.2台和40.4台,其他主要发达国家每百万人口MRI拥有量也多在15台以上,而我国每百万人口MRI拥有量仅为6.4台。另一方面,进口MRI的数量和金额自2016年以来有回升趋势。根据海关统计的数据,2016年MRI进口额为4.12亿美元,2020年进口总金额升至5.96亿美元,国内对MRI刚需显著提升。

  国内MRI市场缺口超8000台。根据国家卫健委统计信息中心在官网发布的《2021年全国医疗卫生机构数》,全国三级医院3275家,二级医院10848家,一级医院12649家,未评定医院9798家。按照三级医院1.2台/家,二级医院0.9台/家,一级医院0.3台/家计算,未评定医院0.1台/家计算,我国MRI总需求为18468台,MRI需求缺口为9400台。

  目前西部超导在目前国内MR线吨左右,预计市场占有率提升至40%左右,再接下来仍然有逐步扩大的趋势。

  高温合金是提升发动机性能的关键材料,用量占比伴随航发迭代稳步提升。高温合金是推动航空发动机发展的最为关键的结构材料,大多数都用在四大热端部件:燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘,此外还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

  《高温合金材料学》指出,新型航空发动机中高温合金用量可占发动机总重量40%-60%,如美军J79发动机高温合金使用量占10%,钢用量占到85%,而第三代发动机F110高温合金使用量已达到了55%。随着航空装备的一直在升级,对航空发动机推重比的要求逐步的提升,新一代发动机对高性能高温合金材料的依赖愈发凸显。

  据中国行业研究网数据,航空发动机全寿命周期中,研发、制造、维护的占比分别是10%~20%、40%、50%左右,而在和平时期,由于武器系统服役的时间更长,发动机寿命将达到15~25年,所以维护费用在发动机整个生命周期内的总费用占比逐渐提升,其中:研发阶段、制造阶段及维护阶段用量都十分可观,根据高温材料分析得知分别占到制造环节费用的约20%以及维修环节的约51%,其对应2021-2030年国内军用航发市场空间约为年均123亿元。(具体分析过程见航发周期材料使用测算)

  公司成立初衷为代表我国执行ITER项目低温超导线年开始公司正式向ITER计划批量供货。公司在ITER计划合金制备技术基础上,开展新型战机用高性能钛合金的研制,目前已成功为若干新型号战机提供钛合金材料。2014年,公司股票正式在股转系统挂牌,并开启高性能高温合金的工程化研究。2019年7月,公司正式登陆科创板。2022年1月,公司增发5000万股,募资20.13亿元,用于建设航空航天用高性能金属材料产业化、超导研发中心建设等项目。公司发展至今已形成高端钛合金材料、超导材料及磁体、高温合金三大核心业务。

  背靠研究院+顶尖科研团队,技术优势打开公司高端领域成长空间。西北有色金属研究院持有公司21.56%的股份,为公司的控制股权的人。自企业成立至今,西北院先后注入“NbTi超导材料专利技术”、“YBCO超导材料专利技术”、“Bi系带材专利技术”、“钛及钛合金型材专利技术”等核心技术,为公司在高端领域打造技术一马当先的优势。除此,公司具备拥有由张平祥博士牵头的顶尖科研团队,以周廉、甘子钊、赵忠贤、张裕恒、霍裕平、才鸿年等6位院士为顾问,以国务院政府特殊津贴专家、国家核聚变技术委员会委员、国家或陕西省有突出贡献中青年专家等为核心的超导材料和稀有金属材料专业开发团队。顶尖科研团队为公司立足高端钛合金领域、拓展高性能高温合金领域、实现国内低温超导线材产业化打下坚实基础。

  目前我国钛合金行业主要企业为西部超导,西部材料、宝钛股份,高端钛材订单集中于宝钛和西部超导两家龙头,合计占据超过90%以上的市场占有率。西部超导以棒、丝材为主,侧重航空领域。宝钛品种齐全,板、管、棒、带等大范围的应用于航空航天。

  尖端科技制造企业的销售人员占比很低,因为市场需求在宏观上能够保证产能不过剩,且企业技术壁垒较高,不需要依靠销售打开市场;尖端技术产品的供应链复杂,产品生产技术方面的要求高,自动化程度不足,虽然生产使用高端集成设备,但是仍需要操作人员控制,所以具备相当大比例的生产人员。

  同时也不难观察到两个公司员工结构的区别:超导行业相对于半导体行业的成熟度还远远不足,且产品更多面向大型集成设备或基础设施建设,公司需要投入更多的研发人员以研带产,来满足实际的需求;超导行业从业者的学历要求分化更严重,研发端对学历要求相比来说较高,超导行业的本科生就业可能会处于“高不成,低不就“的尴尬位置,硕博士在超导行业从事研发工作更受欢迎。

  在研发人员方面,其研发人员目前为305人,占公司总员工数的40%,其中85%以上具有硕士以上学历,研发人员人均薪酬32万,居于高科技产业的一般水平。

  聚焦“钛合金+高温合金+超导材料”三大核心业务,产品谱系齐全。公司是我国高端航空钛合金材料细致划分领域龙头及高端钛合金棒丝材主要研发生产基地;是目前国内唯一实现超导线材商业化生产的企业,也是国际上唯一的铌钛铸锭、棒材、超导线材生产及超导磁体制造全流程企业;同时亦是我国高性能高温合金材料重点研发生产企业之一。基本的产品包括:1)高端钛合金材料,分为棒材、丝材和锻坯等;2)超导产品,分为NbTi锭棒、NbTi超导线Sn超导线)高温合金,分为变形高温合金和粉末高温合金母合金等。

  钛合金、超导产品保持快速地增长,高温合金未来放量可期。公司主要营业业务涵盖高端钛合 金材料、超导产品、高性能高温合金材料三大业务板块;2022 年公司高端钛合金、超导 产品、高温合金业务营收分别为 32.09 亿元、6.23 亿元、1.81 亿元,占总营收比重分别 为 75.92%、14.79%、4.29%,其中:

  1)钛材,由于在航空发动机、航空装备、海洋工程、核工业等领域应用的进一步拓展,在直升机、商用飞机、商用航空发动机、燃气轮机等方面研发技术取得显著进展并获多个型号供货资格,公司高端钛合金业务增速稳步提升;

  2)超导,公司MRI用超导线产销量再创新高,国内外市场占有率持续扩大,此外公司积极开发超导材料和磁体技术在核聚变、高温超导储能、量子计算机线缆及电力领域的应用;

  3)高温合金,公司多个牌号下游认证顺利,典型牌号配套的多型号航发、燃机及商发进入批量供货阶段,产销量持续高增。

  据中国有色金属工业协会钛锆铪分会数据,2020年国内航空航天用钛材的销量为17,228吨,同年公司航空航天用钛材销量为4,091.51吨,据此可得公司钛合金产品在国内航空航天用钛材市场的市场占有率为23.75%。预计随新机型放量,公司高端钛材市占率有望持续提升。

  定增项目大幅扩产,打开产能瓶颈助力业绩增长。公司2022年1月通过定向增发募集资金20.13亿元,用于扩充钛合金、高温合金、MRI用超导线材产能,并建立超导创新研究院、超导产业创新中心。高性能金属材料项目预计于2024年全面投产,投产后将为公司新增高端钛合金产能5050 吨/年,目前多篇报告阐述当前军工行业高景气,军机换装列装持续,发动机更是航空装备产能瓶颈,公司下游需求非常旺盛,本次定增扩产有利于打开公司产能瓶颈,助力公司业绩持续增长。

  公司 2020 年钛合金销量 4,830.75 吨,其中,航空航天用钛材销量 4,091.51 吨,由此测算公司航空航天用钛合金市场占有率达到 23.75%。在2022年西部超导,钛合金销量为8600吨,产量为9300吨,目前其增发项目尚未达产,但是公司的产量却远远超出了原本产线的满产产量,这里能能够展现出目前下游需求较为旺盛,按照募资产能24年投产后,预计将产能将不止一万吨,预计25年以后将达到一万五千吨。产生60亿的收入。

  控股子公司聚能高温合金自2015年建立以来通过多年的工程化试制已掌握了高温合金、耐蚀合金、高强钢的核心生产技术,具备GH4169、GH738、GH907、GH4698、GH4720Li等合金为代表的十余个牌号高温合金的生产能力,基本覆盖了国内需求的主要高温合金牌号。聚能高合现拥有年产高性能高温合金铸锭3500吨、棒材2000吨、高纯净度高温合金母合金1000吨的生产能力,产品大多数都用在航空发动机、燃气轮机盘环部件、增材制造(3D打印)及粉末涡轮盘母合金、核能及超临界发电装置管道、转子等工业领域。

  公司多款牌号已通过验证并实现供货,钛合金龙头地位客户资源优势凸显。公司作为国内高性能高温合金材料的新兴供应商之一,陆续承担了国内重点国防装备用多个高温合金材料的研制任务。多个重点牌号产品已实现向客户的小批量交付:

  1)突破国产主型发动机整体叶盘用GH4169G大棒材工程化关键技术,在发动机转动件实现装机应用;

  2)GH4169、GH738等典型高温合金在多个型号发动机和商发长江系列发动机进入批量供货阶段;

  3)开拓了国产燃气轮机用高温合金新市场,实现GH4169等合金产品批量供货。

  公司虽切入高温合金领域较晚,但作为高端钛合金龙头,多年来已经与众多航空发动机企业和锻造厂保持了稳定的合作伙伴关系,在客户资源及下游配套方面具备独特优势,未来有望逐步提升航发领域供应份额,充分受益国产新型号航发上量。

  供应资质齐全且跟研紧密,产能持续扩充未来增长可期。资质认证方面,公司已取得从事军品生产所需要的相关资质、质量体系认证和NADCAP热处理、无损探伤认证等;研发认证方面,公司已通过多种高温合金供应资格认证,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;产能扩充方面公司持续轮动推进:

  2015年在西安经济技术开发区特种材料产业园内投资建设了“两机”专项用高性能高温合金棒材项目,于2017年5月开始热试车,2018年进入了试生产阶段;

  2019年公司IPO募投项目新增2500吨/年发动机用镍基高温合金棒材和粉末高温合金母合金已于2023年初按计划投产;

  2022年公司定增募投航空航天用高性能金属材料产业化项目,建成后将新增1500吨/年高温合金产能。

  自2019年形成规模收入以来,公司高温合金业务保持快速地增长,同时规模效应逐步体现,2021年首次实现毛利率为正,2022年收入规模逐步提升78.38%至1.81亿元,生产量同比增长110.52%至1167.75吨。 根据年报显示,其高温合金的销量为732吨,按照1.8亿元的出售的收益计算其单价为25万每吨。按照此来计算,其目前的高温合金项目全部达产后将产生10亿元的营业收入,将达到目前的5倍以上。

  国内低温超导领域龙头,全球唯一NbTi锭棒、超导线材、超导磁体全流程生产企业。公司生产的超导产品以低温超导产品为主,分为超导材料和超导磁体,其中超导材料包括铌钛(NbTi)锭棒、铌钛超导线Sn)超导线材等。公司超导产品大多数都用在先进装备制造、大型科学工程等领域,如:磁共振成像仪、磁控直拉单晶硅、核聚变实验堆、核磁共振谱仪、质子/重粒子加速器、磁悬浮列车、智能电网装备等。

  公司从ITER起步,向MRI用低温超导线材领域进军。公司的设立源自于2003年ITER计划用超导线年开始公司正式向ITER计划批量供货。2017年之前公司主要收入来自ITER超导线材,目前公司已完成全部超导线材交付工作。另一方面,2013年公司以ITER项目研发技术为基础,成功开发高端MRI专用NbTi超导线。目前公司NbTi、Nb3Sn低温超导线材已在医用MRI及高场用超导线方面占领了国内市场,并已向GE和SIEMENS等国际厂商批量供货,成功打破国际垄断。

  MRI用低温超导线材已进入迅速增加阶段,营收利润增长明显。2017年公司MRI等商业化低温超导产品及超导磁体等尚处于市场开拓阶段,整体出售的收益较低,未能完全抵销ITER项目结束对公司低温超导产品营业收入产生的影响,2016-2017年公司低温超导产品营业收入持续下降。2018年随公司继续市场开拓,公司MRI超导产品毛利率开始转正。2021年公司市场占有率逐渐扩张,向国家重大科学技术基础设施项目、国内外头部企业供货。2021年超导产品收入2.39亿元,同比增长22.86%,2022年收入6.23亿,产量和销量都是一千吨左右,同比增长160.85%,单价为60万元,公司超导产品进入快速增长期,依据市场测算和公司未来产能,其2025年销量起码是2000吨以上,将为西部超导增加12亿以上的收入。

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