北京钢研高纳科技股份有限公司于 2002 年 11 月 8 日成立， 2009 年 12 月在深圳证 券交易所创业板上市。钢研高纳由钢铁研究总院的高温材料研究所和粉末冶金研究 室合并组建而成，是中国“先进高温材料”技术的引导者和产业升级的推动者。公司 是国内航空航天用高温合金重要的生产基地，国内电力工业用高温合金的重要供应 商，从事航空航天材料中高温合金材料的研发、生产和销售。公司目前是国内高端 和新型高温合金制品生产规模最大的企业之一，拥有年生产超千吨航空航天用高温 合金母合金的能力以及航天发动机用精铸件的能力，在变形高温合金盘锻件和汽轮 机叶片防护片等方面具有先进的生产技术，具有制造先进航空发动机亟需的粉末高 温合金和 ODS 合金的生产技术和能力。公司产品定位在高端和新型高温合金领域， 面向的客户也是以航空航天发动机装备制造企业和大型的发电设备企业集团为主， 同时也向冶金、化工、玻璃制造等领域的企业销售用于高温环境下的热端部件。
截至 2023 年 6 月，公司总股本 4.85 亿股。中国钢研科技集团有限公司持有 40.36% 的股权。国新投资有限公司持有公司 4.01%的股权。而钢研高纳公司控股子公司布 局较广，涉及铸造、变形、进出口等多项业务。其中主要子公司包括：
河北德凯于 2014 年设立，前身是北京钢研高纳科技股份有限公司轻质合金制品事 业部，公司结构是骨干员工个人持股 20%，高纳持股 80%，公司将铸造高温合金和 轻质合金整合入河北德凯形成优势互补。2021 年，公司将铸造合金事业部整合并入 河北德凯，即铝合金精铸产品事业部、钛合金铸造事业部、镁合金铸造事业部、热 等静压精密成型事业部和新产品开发部。主要从事航空航天、兵器、舰船和电力行 业所需的以轻质合金为主的先进材料研发、生产和销售。
青岛新力通工业有限责任公司是于 2018 年被收购，从事高温合金离心铸管及静态 铸件的专业化生产企业。公司主要生产石化、冶金、玻璃、热处理等行业所用的裂 解炉炉管和转化炉炉管、连续退火线(连续镀锌线)炉辊和辐射管、玻璃输送辊、耐高 温耐磨铸件等产品。
涿州高纳德凯科技有限公司于 2021 年设立，主要经营包括新材料技术推广服务； 航空、航天器及设备制造；新材料及制品技术开发、技术服务、技术咨询、技术转 让等。
四川钢研高纳锻造有限责任公司是北京钢研高纳科技股份有限公司旗下的全资子 公司，充分发挥中国钢研科技集团有限公司材料技术储备和数字化研发能力，合作 共赢、共同发展，以 3 万吨等温模锻液压机为核心装备，建设比肩国际一流锻造企 业具有自主知识产权的数字化、自动化、智能化航空航天高端金属锻件的生产研发 中心。 四川钢研高纳锻造有限责任公司成立的锻造研发中心以航空航天发动机、燃气轮机 变形涡轮盘锻件和粉末涡轮盘锻件为基础产品，兼顾航空航天船舶等行业铝合金、 钛合金、发动机零部件的热加工，同时配套理化检测中心、精细化数控加工中心。 锻造生产线配备高精度智能化机器人，可大幅度提升零部件加工智能化水平、产品 精度、批次稳定性，实现装取料、锻造、转移、热处理等热工艺流程全自动化生产， 大幅提升生产效率。
天津钢研海德科技有限公司成立于 2014 年 7 月 18 日，公司定位于利用金属材料高 均质超纯净技术和工艺平台对高纯高强特种合金的研发、生产和销售，主要产品为 高端模具钢产品。
钢研高纳公司自上市以来共进行过两次股权激励，公司于 2012 年 12 月 26 日进行 第一次股权激励，向激励对象授予 487.87 万份股票期权，约占本激励计划签署时公 司股本总额的 2.30%，首次授予股票期权的激励对象共 48 人，授予的股票期数量为 487.87 万股，公司授予激励对象股票期权的行权价格为每股 14.80 元。考虑股本增 加，以现有股本为基础，前复权股价为 4.05 元/股。公司解锁行权条件包括： 第一个解除限售期： 必须满足钢研高纳在第一个行权期的上一年度，净资产收益率不低于 8％，且不低 于同行业平均值或对标企业 75 分位值；净利润增长率不低于 18%，且不低于同行 业平均值或对标企业 75 分位值。
第二个解除限售期： 必须满足钢研高纳在第二个行权期的上一年度，净资产收益率不低于 9％，且不低 于同行业平均值或对标企业 75 分位值；净利润增长率不低于 18%，且不低于同行 业平均值或对标企业 75 分位值。 第三个解除限售期： 必须满足钢研高纳在第三个行权期的上一年度，净资产收益率不低于 10％，且不低 于同行业平均值或对标企业 75 分位值；净利润增长率不低于 18%，且不低于同行 业平均值或对标企业 75 分位值。 由于 2012 年 12 月 26 日到 2016 年 12 月 26 日期间，受公司送股和分红影响，在不 同的期间，公司解锁股数和价格会相应调整。公司股权激励计划首次授予日为 2012 年 12 月 26 日，第一个解除限售期为 2014 年 12 月 26 日。自 2015 年 12 月 26 日 起，本次激励计划进入首次授予第二个解除限售期。第三个解除限售期是从 2016 年 12 月 26 日开始。首次解除限售期股数为 241.496 万份，第二次解锁股数 239.6382 万份；第三次解锁股份数量为 316.6111 万份，三次共解锁股数占总股本比例 2.26%。
根据上述三次限售期解锁，公司完成第一次股权激励，最终股权激励参与者获取的 收益率将近 2 倍，考虑送股、分红影响，对股权激励进行折算后以现有股本为基础， 三次解锁共 1.71 亿股，通过股价变动三次分别实现净利润高达 3885.27 万元、4364.87 万元、4263.31 万元，共计 1.25 亿元。在本次股权激励中，股权激励参与者获得很 高的投资回报。 2019 年 5 月 24 日，公司进行第二次股权激励，激励对象共计 122 人，包括公司董 事、高级管理人员以及其他经公司董事会认定的对公司经营业绩和未来发展有直接 影响的核心骨干人员，授予的限制性股票数量为 1241.08 万股，约占本激励计划签 署时公司股本总额的 3%，授予价格为 6.23 元/股，考虑股本增加，以现有股本为基 础，前复权股价为 3.89 元/股。
1.公司解锁行权条件包括： 第一个解除限售期： (1）以 2018 年为基础，可解锁日前一个会计年度归母净利润复合增长率不低于 20%; (2）可解锁日前一个会计年度净资产收益率（ROE）不低于 8%; (3）可解锁日前一个会计年度EVA0； 且前两项指标均不低于公司对标企业 75 分位值水平。 第二个解除限售期： (1）以 2018 年为基础，可解锁日前一个会计年度归母净利润复合增长率不低于 20%; (2）可解锁日前一个会计年度净资产收益率（ROE）不低于 8.5%; (3）可解锁日前一个会计年度EVA0； 且前两项指标均不低于公司对标企业 75 分位值水平。 第三个解除限售期： (1）以 2018 年为基础，可解锁日前一个会计年度归母净利润复合增长率不低于 20%; (2）可解锁日前一个会计年度净资产收益率（ROE）不低于 9%; (3）可解锁日前一个会计年度EVA0； 且前两项指标均不低于公司对标企业 75 分位值水平。
第二次股权激励，自 2022 年 1 月 9 日起，本次激励计划进入首次授予第一个解除 限售期。公司股权激励计划首次授予日为 2019 年 5 月 24 日，登记上市日期为 2019 年 7 月 19 日，第一个解除限售期为 2021 年 7 月 19 日。自 2022 年 7 月 19 日起， 本次激励计划进入首次授予第二个解除限售期。首次解除限售期股数 本 3,912,857 股；第二次解锁股数 3,020,434 股，占总股本比例 0.622%，；第三次解 除限售股解除限售期为 2023 年 7 月 19 日，解锁股份数量为 5,632,330 股（根据公 司 2022 年年度权益分派实施完成后经调整的数量），占公司目前总股本的 0.7263%；
根据上述三次限售期解锁，公司完成第二次股权激励，最终股权激励收益率将近 6 倍。考虑送股、分红影响，对股权激励进行折算后以现有股本为基础，三次解锁共 4411 万股，通过股价变动三次分别实现净利润高达 1.13 亿元、1.1 亿元、1.16 亿元， 共计 3.41 亿元。
通过职工薪酬与股权激励收益比较，可以看到股权激励实现的收益大部分时间高于 职工薪酬，反映出股权激励在给公司创造收益的同时，也成为员工个人重要的收入 来源，通过股权激励政策，可以激励员工积极性和创造力，提高企业生产力与竞争 力。
公司是国内最早开展粉末高温合金研究与生产的单位，在粉末高温合金制粉、热等 静压、探伤检测等方面积累了大量专有技术。公司具备高温合金氩气雾化(AA)制粉 和旋转电极（PREP）制粉两种主要技术路线，公司在国内俄系粉末高温合金领域起 步较早，最早掌握了 PREP 制粉技术，公司的真空/惰性气氛快速电渣熔炼技术可用 来生产高质量 PREP 制粉用电极棒，且升级了 PREP 制粉设备，较大提高了细粉收 得率，降低原材料成本。 公司目前具备的生产粉末涡轮盘能力较为完备，可满足热等静压成形、金属注射成 形、3D 打印和钎焊等对高品质粉末的需求。随着航空、航天发动机市场的快速增长， 粉末高温合金型号需求开始放量，同时伴随维修更换需求，粉末高温合金产品将进 一步打开成长空间。公司成功研制 FGH4091、FGH4095、FGH4096、FGH4097、 FGH4098 等粉末高温合金盘锻件，满足国内多个型号航空发动机需求 FGH4097 高 压涡轮盘在某盘件国产化招标中竞标第一，在 FGH4096 和四代粉末盘制备技术上 取得重大突破。
放眼国外粉末高温合金进程，欧美国家发展标志性较为显著。美国和欧洲等国根据 粉末高温合金的问世年代和性能特征将其划分为四代：以美国 Ren95 合金为代表 的第一代，属于高强型，其特点是 ′相含量较高(一般大于 45%)，使用温度为 650℃。 以美国 Ren88DT 合金和法国 N18 合金为代表的第二代，属于损伤容限型，其特点 是在 ′相固溶温度以上固溶处理(过固溶热处理)，抗拉强度较第一代低，具有较高 的蠕变强度、裂纹扩展抗力以及损伤容限，使用温度为 700℃。以美国 Ren104 和 Alloy10 合金、英国 RR1000 合金和法国 N19 合金为代表的第三代，属于高强高损 伤容限型，其特点是抗拉强度高于第二代，比第一代略低，裂纹扩展速率比第二代 合金还低，使用温度为 750℃。进入 21 世纪，欧美开始研制第四代粉末高温合金， 其标志是合金的目标使用温度达到 815℃。目前公开报道的第四代粉末高温合金包 括美国的高 Ta 的 ME5 系合金、′+ 相复合强化的高 Ta 合金、高 W 高 Ta 的 TSNA1 合金，英国的高 Co 高 Ta 合金、高 Ta 低成本合金、高 Nb 的 RRHT 系合金。从目 前报道的研究结果看，与典型的第三代粉末高温合金 Ren104 和 RR1000 相比，第 四代粉末高温合金的共同特点是提高了难熔元素 W、Ta 和 Nb 含量。
我国粉末高温合金的研究起步于 20 世纪 70 年代后期。为在我国开辟粉末高温合金 这一新领域，跟踪世界粉末高温冶金的发展，1977 年 7 月，钢铁研究总院成立了粉 末高温合金研究联合课题组，于 1978 年开始研究 FGH4100 粉末高温合金。1981 年 由冶金部和航空部成立了联合研制课题组，共同研制 FGH4095 粉末高温合金。当时 实际条件下发展出最新的粉末高温合金的包套热模锻技术，采用真空感应熔化气体 雾化（VIGA）法制粉+热等静压（HIP）成形+包套热模锻工艺，于 1984 年底在富 拉尔基钢厂成功锻造出 420mm 的 FGH4095 合金亚尺寸涡轮盘，由此诞生了我国 第 1 个粉末涡轮盘。
1991 年基于 10A 机的需求，在国家立项课题的支持下开展了 FGH4095 合金粉末盘 的研制。采用等离子旋转电极雾化（PREP）法制粉+HIP 成形+包套热模锻工艺。次 年开始研制 FGH4095 合金涡轮盘挡板。于 1995 年实现了 FGH4095 合金涡轮盘挡 板交付，解决了某型号发动机的急需。FGH4095 合金挡板是我国第一个在航空发动 机上使用的粉末高温合金制件。随着 2005 年某发动机技术定型，FGH4095 挡板转 入批量生产，目前 FGH4095 合金挡板用于 11 个型号的航空发动机、航天发动机和 地面燃机。 基于 4 代机预研的需求，从 2003 年开始研制 FGH4096 涡轮盘挡板，之后于 2005 年 获国家立项。于 2001 年在国家立项支持下开始研制 FGH4096 合金双组织双性能粉 末盘。采用气雾化制粉+HIP 制坯+细晶锻造+梯度热处理工艺路线，在国内率先研制 出轮缘晶粒度为 5~6 级、轮毂晶粒度为 10~11 级、直径为 450mm 的 FGH4096 合 金的双显微组织双性能盘。
从 2002 年开始，中国钢研在国内率先研制 FGH4097 合金。开始运用微量元素 Hf 含 量、热等静压近终成形和热处理参数控制等一系列技术。目前 FGH4097 合金涡轮 盘、鼓筒轴等制件用于 13 个型号的航空发动机和地面燃机。 在国家发动机预研牵引下，于 2006 年开展第 3 代粉末高温合金 FGH4098 及双性能 盘研制工作，研制出某型发动机用 FGH4098 合金涡轮盘挡板。2008 年底开始研制FGH4091 合金，在国内首次采用粉末涡轮盘与铸造叶片制备双合金整体叶盘。采用 HIP 扩散连接实现了 FGH4091 粉末涡轮盘与精密铸造的等轴晶 K418B 叶片环可靠 冶金连接。目前双合金整体叶盘实现了批量生产，截至 2021 年底总计交付近 200 件。FGH4091+K418B 双合金整体叶盘用于某型运输机、重型直升机、商用发动机 辅助动力装置等。2011 年开展第 4 代粉末高温合金的研制，2018 年第 4 代粉末高 温合金研制获国家专项的支持，推进了研制进程，逐步向工程应用稳步迈进。
粉末高温合金的化学成分非常复杂，一般都含有十几种合金元素，按照其在合金中 的基本作用可分为六类。（1）、形成面心立方元素：铁、钴、镍、锰构成高温合金的 奥氏体基体 ；（2）、表面稳定元素：铬、铝可提高合金抗氧化能力，钛、钽有利于 抗热腐蚀；（3）、固溶强化元素：钨、钼、铬、铌、钽、铝溶解于 基体强化固溶体； （4）、金属间化合物强化元素：铝、钛、铌、钽、铪、钨形成金属间化合物强化合 金；（5）、碳化物和硼化物强化元素：碳、硼、铬、钨、钼、钒、铌、钽、铪、锆、 氮主要形成初生和次生的各种类型碳化物和硼化物强化合金；（6）、晶界和枝晶间强 化元素：硼、铈、钇、锆、铪以间隙原子或第二相形式强化晶界。
粉末的制备是粉末高温合金生产过程中最重要的环节，粉末的质量直接影响零件的 性能，目前在实际生产中主要有两条工艺路线，分别为气雾化制粉工艺和等离子旋 转电极法制粉工艺。 气雾化制粉是以高速气流将高温合金液流直接击碎成粉末的过程，该方法具有雾化 效率高、设备相对简单、成本低等特点。气雾化制粉目前的研究方向包括细小粒度 及纯净高温合金粉末的制备，以缓解由于采用自由落体式雾化喷嘴和粉末制备过程 中与陶瓷件接触造成的粉末夹杂物含量高的问题。等离子旋转电极法制粉工艺是将 高温合金制成电极棒，电极棒一端采用等离子弧加热，另一端与高速电机连接，在 离心力的作用下，熔化的金属经甩出后形成粉末。该工艺的特点是粉末的纯度高， 非金属夹杂物含量低，氧含量低，粉末粒度分布窄，球形度好。但由于受到电极棒 转速的限制，粉末粒度较粗，且该工艺设备复杂，投资较大。
用于涡轮盘的高温合金主要涉及到粉末的制备、粉末固结成型、热处理等工艺过程， 目前主要采用的加工路线有三种：制粉+固结成型+热处理；制粉+固结成型+热锻造 +热处理；制粉+固结成型+热挤压+热锻造+热处理。 涡轮盘为航空发动机核心转动件和关键件，对航空发动机性能具有决定性作用。涡 轮盘受力状态复杂，不同部位所受温度、载荷和截止作用各不相同，要求具备高屈 服强度和塑性、足够的蠕变强度、持久强度和高疲劳抗力等。涡轮盘加工过程主要 分为涡轮盘坯件制备和涡轮盘成型，制备纯洁、均匀和细晶组织的涡轮盘合金坯件 是满足高性能航空发动机涡轮盘的设计及冶金质量要求的关键。 涡轮前温度提高氧化损伤影响显著，涡轮盘消耗属性愈发显著。根据《涡轮盘合金 氧化-疲劳裂纹扩展机理和寿命预测研究进展》，为满足高推重比、高功重比航空发 动机的发展需求，航空发动机涡轮前温度不断提高，涡轮盘的工作温度也随之提高， 使得氧化损伤对涡轮盘用高温合金以及涡轮盘表面疲劳裂纹扩展的影响变得更加 显著。随着国内外航空发动机设计水平的发展，为航空发动机安全性、可靠性和耐 久性要求，涡轮盘更换需求确定性强。
目前涡轮盘坯件制备工艺主要包括先进的锻铸变形、粉末冶金和喷射成形工艺。在 欧美发达工业国家中，俄罗斯主要采用先进变形工艺批量生产高强度高温合金涡轮 盘，较传统铸锻工艺，铸锭质量及加工塑性明显改善；美国主要采用粉末冶金工艺， 其坯件具有晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、合金化程度高等特征；喷射成形可 以较少的工序直接从液态金属制取整体致密、成分均匀、组织细化、结构完整、接 近零件最终形状的材料坯件，但目前该技术还处于积极研发中。 粉末高温合金涡轮盘发展迅速，是目前高性能发动机涡轮盘的首选材料。随着发动 机对耐高温需求、使用寿命的要求逐渐提高，涡轮盘已由变形高温合金锻造盘发展 到第四代粉末涡轮盘。从国外粉末盘发展角度来看，第一代粉末盘 Rene95 晶粒微小， 抗拉强度高；第二代粉末盘 Rene88DT 晶粒粗大，抗拉强度减弱，但具有较高的抗 蠕变强度和高损伤容限，其技术成熟、经济性能优越；第三代粉末盘兼具高强度和 高损伤容限，耐高温、持久性能好；第四代粉末盘继续调整金属成分和制造工艺来 追求更高的工作温度，目前美国、俄罗斯、英国和法国等开发的产品较为成熟，工 作温度可达 815℃，还具有强度高、损伤容限大的性能特点。
高温合金粉末固结成型工艺主要包括真空热压成型、热等静压成型、热挤压、等温 锻造等，其中热等静压和热挤压工艺使用最为广泛。热等静压处理的基本原理是以 气体或液体作为压力介质，使材料在加热过程中经受各向均衡的压力，借助于高温 与高压的共同作用促进材料致密化和元素扩散，使内部的孔隙和微裂纹等缺陷闭合， 起到提高铸件整体力学性能的目的。热挤压是指将坯料加热至再结晶温度以上，使 其在强烈的挤压力作用下，从挤压模口中流出或流入细小的模腔中，最终获得所需 加工件的压力加工方法。 高温合金热处理工艺是指高温合金材料在固态下，通过加热、保温和冷却的方式， 以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺，是改变合金显微组织、挖掘合金潜 力、改善其综合性能的关键手段之一。近年来研究较为深入的热处理工艺主要是固 溶处理和时效处理。固溶处理是指在高于高温合金组织内析出相的全溶温度，使合 金中各种分布不均匀的析出相充分溶解至基体相中，从而实现强化固溶体并提高韧 性及抗蚀性能，消除残余应力的作用，以便继续加工成型，并为后续时效处理析出 均匀分布的强化相做准备。时效热处理是指在强化相析出的温度区间内加热并保温 一定时间，使高温合金的强化相均匀地沉淀析出，碳化物等均匀分布，从而实现硬 化合金和提高其强度的作用。
从需求上来看，用于粉末冶金的高温合金粉体材料主要用于航空发动机涡轮盘的制 造。航空发动机被称为“工业之花”，是航空工业中技术含量最高、难度最大的部件 之一。在航空发动机上，高温合金主要用于燃烧室、导向叶片、涡轮叶片和涡轮盘 四大热端零部件。其中，涡轮盘是航空发动机重要的核心热端部件，其工作条件十 分苛刻，需要在高温、高转速、高应力、高速气流下工作。涡轮盘在工作中受热不 均，盘的轮缘部位比中心部位承受更高的温度，产生很大的热应力。榫齿部位承受 最大的离心力，所受的应力更为复杂。因此，涡轮盘的冶金质量和性能水平对于发 动机和飞机的可靠性、安全寿命和性能的提高具有决定性作用。随着对于发动机推 重比和功重比的要求越来越高，对涡轮盘材料的性能要求也越来越严格，使用传统 工艺制备的高温合金容易产生严重的成分偏析，且压力加工成型困难，难以满足实 际需求。粉末高温合金利用粉末冶金工艺生产，以精细金属粉末作为成型材料制造 成涡轮盘，解决了传统高温合金偏析严重、热加工性能差、成型困难等问题，具有 合金化程度高、晶粒细小、组织均匀、屈服强度高、疲劳性能好等优点，已成为目 前高性能航空发动机涡轮盘的首选材料。
公司在变形高温合金锻件研制及生产领域长期处于国内领先地位，承担国家多项重 大课题，尤其在盘锻件和汽轮机叶片防护片等方面优势突出，国内市场综合占有率超过 30%，其中采用国产料生产的盘轴类产品约占市场 90%。公司对变形高温合 金相关新产品、新业务持续重点投入开发，技术成果转化效益显著，强大的技术储 备及产业化布局为公司变形合金产品多样化打下良好基础。航空发动机对板、棒、 丝、带、管等精细制品的需求具有“多品种、小批量”的特点，为实时响应主机厂客 户需求，公司成立专门事业部进行精细制品研发生产，建立精细品种的货架供应模 式。作为国内难变形涡轮盘主要供应商，公司难变形合金热加工技术国内领先，其 代表性产品包括某发动机用 GH4169 合金压气机盘及涡轮盘锻件、高性能难变形 GH4720Li 合金涡轮盘锻件、某新型涡桨发动机用优质 GH4738 合金涡轮盘锻件、 舰用燃气轮 机特大型高温合金涡轮盘等。公司在变形高温合金盘锻件领域优势显 著，下游应用型号广泛，伴随新机型列装及后期维护换发需求攀升，公司变形高温 合金盘锻件业务有望保持有序增长。
变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，具有良好的力学性能和综合的强韧性 指标、具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能；变形的高温合金主要为航空航天，核能和 石油工业提供结构锻件，环，棒，板，管，带和线材等合金用件。
高合金化高温合金普遍具有热变形抗力大、塑性低、可变形温度区间窄等特点。为 了提高合金铸锭的开坯成材率以及棒材的质量水平，需要从材料本身和工艺条件两 个方面来提高。快锻开坯充分破碎铸锭铸态组织之后，再辅之以径锻，可以改善棒 材组织性能。径锻以表面变形为主，更有利于棒材外缘再结晶，会明显提高棒材的 表面质量。 根据设备不同，模锻分为锤上模锻，曲柄压力机模锻，平锻机模锻，摩擦压力机模 锻等。按锻模结构分类：锻模上有容纳多余金属的毛边槽的，称为开式模锻；反之， 锻模上没有容纳多余金属的毛边飞槽的，称为闭式模锻。由原始坯料直接成型的， 称为单模膛模锻。对形状复杂的锻件，在同一锻模上需要经过若干工步的预成型的， 称为多模膛模锻。
铸造高温合金的发展开始于 20 世纪 40 年代。在铸造高温合金发展的初期，铸造叶 片晶粒粗大，疲劳性能远低于锻造高温合金。随着真空感应冶炼和真空精密铸造两 种新技术的出现，使合金性能和铸造质量大幅提高，镍基铸造高温合金研究进入繁 荣阶段，开发了一批合金如：IN100、B1900、MAR-M200、IN713、MAR-M002、 Rene125。此后，铸造高温合金就一直占据着航空发动机中工作温度最高、应力最复 杂的位置，成为制造涡轮叶片和导向叶片的首选材料。
铸造高温合金因成分中活性元素较多，对杂质含量要求严格，故多采用双真空熔铸 工艺，即将原材料先在真空感应炉内熔炼并铸造成母合金锭，然后再在真空感应炉 内将母合金锭重熔并浇注成铸件。最初的高温合金母合金锭的质量对高温合金铸件 的质量有很大影响，使用质量很差的母合金锭是不能生产出可靠的铸件的。因此， 从 60 年代以来，国内先后建立多种真空感应熔炼设备，引进了先进的 IS65V8 型真 空感应炉，研制了一整套较先进的母合金熔炼工艺和净化技术，为高性能铸造高温 合金和先进叶片的研制提供了极其重要的保证。目前，在母合金熔炼中，采用高温、 高真空加搅拌以及过滤净化措施，已经能炼出纯净度较高的合金。 同时，又随着熔模精密铸造技术的成熟发展，铸造高温合金取得长远发展。熔模精 密铸造是一种近净成形工艺，其铸件精密、复杂，接近于零件的最后的形状，可不 经加工直接使用或经很少加工后使用。熔模铸造能显著减少产品的成形表面和配合 表面加工量，节省加工时间和道具材料的消耗。同时，其能铸造处形状复杂的铸件， 也能铸造处壁厚为 0.5mm、重量小至 1g 的铸件，还可以铸造组合的、整体的铸件， 以代替由几个零件焊接或装配而成的部件。
国内变形高温合金冶炼通常采用真空感应+真空自耗两联或真空感应+电渣重熔+真 空自耗三联的熔炼方式 。 其中三联熔炼包括 VIM+VAR+ESR、 VIM+ESR+VAR、 NAV+EBM+VAR, 采用电 渣重炉金属作为第三次真空电弧重炉的自耗电极，主要是为保证合金具有很低的气 体含量。 真空感应炉(VIM)，最主要且成熟的生产工艺，易于控制杂质元素。对于含铝，钛等 活泼元素较多的合金，必须采用 VIM。但一般需要配合重熔、联用等方法进一步改 善合金偏析，提高纯净度。 真空电弧炉(VAR)，也叫真空自耗炉，用电弧加热和熔炼金属，其减少了活性元素的 损耗，且合金组织一般较好，但存在不能去硫磷夹杂物尺寸大、树枝晶、表面质量 差等缺陷。
电渣重熔炉(ESR)，相当于无电弧自耗炉，热量来源于熔渣的电阻热，其目的是结合 化学精炼和控制凝固生产高质量铸锭。易于控制杂质成分，操作简单，但熔炼速度 低，且活泼元素不易控制。
高温合金铸锭在凝固过程中会产生较严重的成分偏析，为减轻和改善成分偏析，提 高材质的均匀性，除改进冶炼工艺外，最重要的技术措施是进行均匀化处理，通过 高温下的长时间加热，促进溶质元素原子的扩散迁移，达到枝晶干与枝晶间元素浓 度差异的最小化。
我国铸造高温合金是从五十年代发展起来的，虽然起步较晚，但是经过几十年的发 展，已经达到了较高的水平。主要是以钢研总院、北京航空材料研究院、中科院金 属所三家机构为代表开发了一系列相关牌号的合金。
在航空航天方面，铸造高温合金主要应用于航空发动机、火箭发动机的热端关键部 件，如涡轮叶片、导向叶片、燃烧室及整体铸造导向器和整体涡轮等。
20 世纪 50 年代，真空熔炼技术出现，合金中有害杂质和气体去除，合金成分得到 精确控制，IN100、BI900 等纷纷出现。 20 世纪 60 年代，定向凝固技术的发展，促进了定向柱状晶和单晶高温合金的蓬勃 发展，航空发动机的叶片使用温度达到 1700℃以上。 随着工业的发展，内燃机叶片需要满足更高的工作温度和强度要求，以及叶片结构 复杂程度的增加，致使通过锻造成型的变形高温合金已无法满足要求，铸造高温合 金叶片孕育而生。与航空发动机涡轮叶片相比，燃气轮机涡轮叶片的材料对耐久性、 抗腐蚀性要求更高，使得航空发动机涡轮叶片材料不能直接用于燃气轮机涡轮叶片。 燃气轮机涡轮叶片长时间连续工作在高温、易腐蚀和复杂应力下，工作环境十分恶 劣，因此，只能通过高度的合金化不断增强合金的高温综合性能。
燃气轮机叶片材料及其成形技术研究和产业化已有 60 多年的历史，20 世纪 40-50 年代，涡轮叶片以变形钴（Co）基和镍（Ni）基高温合金为主要用材；50 年代中期， 随着真空冶炼技术的商业化，开始研究铸造镍基合金；60 年代，精密铸造技术成熟， 使得复杂叶片型面及冷却通道设计变为可能，通过添加合金元素改善材料的组织结 构，提高了铸造高温合金的高温强度，使燃气轮机的入口温度大幅度提高；70 年代， 定向凝固柱晶高温合金开始用于航空发动机叶片；到了 90 年代后期，定向凝固柱晶 和单晶高温合金开始用于重型燃气轮机动叶片。通过定向凝固技术，将涡轮叶片的 组织由传统的等轴晶改进为定向柱晶，能够大大提高涡轮叶片的高温性能。尤其是 单晶叶片，在定向凝固的过程中消除了叶片晶界，极大地提高了其高温蠕变性能， 且高温组织稳定，综合性能好。目前，大尺寸单晶空心高温合金叶片材料及无余量 精密铸造技术是重型燃气轮机叶片制造技术最高水平的标志。
公司能够生产包括等轴晶、定向凝固、单晶合金在内的几十种牌号的母合金，适用 于 650~1100℃范围内的不同温度环境。母合金主要供应各航空、航天发动机、船用 发动机精铸件生产。民品高温合金母合金主要供应发动机厂、其它精密铸造厂生产 民用航空发动机、燃气轮机。2011 年，公司利用募集专项资金及自有资金共计 2.24 亿元开展真空水平连铸高温合金母合金项目，项目在提升产能的同时成功突破高温 合金真空水平连铸技术，攻克了高温移动表面的真空密封综合技术及高精度连铸拖 坯技术，成功开发了高温合金真空水平连铸集成技术及成套装备。公司现已充分具 备完全真空环境下高温合金冶炼及连铸能力，而成套集成技术可实现整个高温合金 家族的高质量连铸成型。 2021 年，钢研高纳将铸造合金事业部门整合进入德凯公司，在轻质合金生产的同时 也大规模铸造高温合金，高温合金主要供应各航空、航天发动机、船用发动机精铸 件生产。
在等轴晶精密铸造制品方面，公司拥有先进的高温合金精密铸件生产线，并拥有高 温合金涡轮机导向器整体精密铸造及重型燃机用大尺寸高温合金叶片铸造等核心 技术，已为航空、航天发动机研制了多种关键精铸件，是我国重要的高温合金精密 铸件研制和生产基地。 在母合金制品方面，航空航天发动机全牌号覆盖，技术实力夯实竞争优势，供应能 力强大，全产业链能力树立行业优势。公司拥有年产超千吨航空航天用高温合金母 合金及航天发动机用精铸件能力，可承担我国几乎所有品种高温合金母合金的生产， 涵盖等轴晶、定向凝固、单晶合金在内的几十种牌号，可供应的航空航天发动机基 本涵盖了我国所有在研及批产型号。除供应各航空航天发动机、船用发动机精铸件 生产的军品母合金外，公司民品母合金亦能供应发动机厂、其它精密铸造厂生产民 用航空发动机、燃气轮机。此外，公司生产的母合金可直接用于自产精密铸件，使 公司具备了铸造高温合金全产业链生产交付能力。 技术积累带来牌号优势，未来需求稳定且成长性强。在高温合金母合金领域主要以 牌号为牵引，下游客户运用母合金产品时会对供应商进行评估，因为相同的材料在 生产过程中也会有不同的 know-how，所以多数情况下客户会选择开发该合金牌号 的企业作为供应商，钢研高纳依托长期研发带来的技术积累，几乎掌握国内所有牌 号的母合金生产技术，涵盖了我国主要量产航空发动机型号，因此未来市场具备较 强的稳定性及成长性。
在精铸件制品方面，公司核心技术长期保持行业领先，下属单位各司其职满足军民 多领域需求持续攻关积累雄厚技术资本，厚积薄发突破行业技术高点。公司自上市 至今已掌握 4 项精铸件领域核心技术，多年发展过程中公司坚持以研发为本，在多 个型号航空发动机用高温合金精铸件的研制过程中成功解决大尺寸薄壁类铸件、复 杂异型结构铸件等一系列高难度精铸件的生产工艺技术难题，突破了一系列关键技 术。以精铸件领域技术难度最高的产品单晶叶片为例，公司在该领域研制方面处国 内领先水平，具有单晶涡轮叶片研制全过程技术积累，公司研制的 DD402 单晶合金 及涡轮叶片获得国家发明专利、DD407 单晶合金空心涡轮叶片已通过试飞考核并形 成了批量生产能力，是目前我国少数可实现单晶叶片批量生产的厂商之一。此外， 公司子公司河北德凯、青岛新力通分别从事轻质合金精铸件、高温合金离心铸管及 静态铸件的专业化生产。
单晶高温合金是在等轴晶和定向凝固高温合金基础上发展起来的一类先进发动机 叶片材料，目前单晶高温合金已经发展到第六代。20 世纪 80 年代初期，合金化理 论和热处理工艺得到突破，此时的工艺可以在定向凝固高温合金的基础上完全消除 晶界，单晶高温合金涡轮叶片制造技术由此诞生，涡轮叶片的承载温度达到 1030℃ 左右，第一代单晶高温合金 PWA1480、ReneN4 等在多种航空发动机上获得广泛应 用。 80 年代后期，第二代单晶高温合金通过加入 3%的铼元素，使得涡轮叶片的微观结 构稳定性进一步提升，持久强度与抗氧化腐蚀能力达到了一个较好的平衡，承载温 度再次提高 30℃左右，达到了 1060℃左右的水平，以 PWA1484、ReneN5 为代表的 第二代单晶高温合金在先进航空发动机上得到大量使用。
在第三代单晶高温合金中，以 CMSX-10 和 ReneN5 为例，通过提高原子半径大的难 熔元素的总含量，特别是加入 5%以上的铼，其合金成分进一步优化，涡轮叶片使用 温度达到 1100℃左右，显著提高了涡轮叶片的高温蠕变强度，并获得高强度抗热疲 劳、抗氧化和热腐蚀性能。 美国和日本已先后研制出第四代单晶高温合金 EPM-102 和 TMS-138，通过添加钌， 进一步提高了合金微观结构的稳定性，增加了长时间高温下的蠕变强度，使用温度 提高到了 1140℃。目前，日本已成功研制了承温能力更高的第五代、第六代单晶高 温合金 TMS-162、TMS-238）。 第二代及之后单晶高温合金与第一代单晶高温合金相比，一个显著的变化就是添加 了金属铼。铼是一种稀有元素，其熔点高达 3180℃，是仅次于钨（W）的难熔金属 元素，耐热性能强，在高温下比较稳定。铼的高温蠕变性能优于钨（W）、钼（Mo） 和铌（Nb）等难熔元素，兼具优良的耐磨性及抗腐蚀性，非常适用于制造工作环境 苛刻的航空发动机零部件，尤其对高性能涡轮叶片的研制具有重要意义。
发动机中完成对气体的压缩和膨胀，并且以最高的效率产生强大的动力来推动飞机 前进，依靠的是众多的叶片，因此叶片在发动机工作过程中发挥着至关重要的作用。 以涡扇发动机为例，叶片的价值占比高达 35%，是航空发动机制造中十分关键的构 成部件。一台发动机中，航空叶片数量在 3000-4000 片，可分为风扇叶片、压气机 叶片、涡轮叶片三大类，又以涡轮叶片的价值最高，达到 63%，同时，它也是涡扇 发动机中制造难度和制造成本最高的叶片。按运动方式可分为动叶和静叶。风扇和 压气机的静叶称作整流叶片，涡轮的静叶称作导向叶片，涡轮盘上的动叶称作工作 叶片。 1939 年英国 Mond 镍公司首先在 20%Cr-80%Ni 电热合金中添加了少量 C 和 Ti 研制 出了镍基合金 Nimonic75，随后又研究出一种含有 Al 和 Ti 合金元素的 Nimonic80 合金，并于 1942 年将其成功的用作涡轮叶片材料。 1970s，美国率先在军民用飞机发动机上使用 PWA1422 定向凝固叶片。
1980s 后第三代发动机推重比提升至 8 以上，涡轮叶片开始使用第一代SX，PWA1480、 RenN4、CMSX-2 和我国 DD3，其承温能力比最好的定向凝固铸造高温合金 PWA1422 有 80K 的优势。再加之气膜冷却单通道空心技术，使得涡轮叶片的使用 温度达到 1600-1750K。。 第四代涡扇发动机采用第二代 SXPWA1484、RenN5、CMSX-4、DD6，，通过添加 Re 铼元素，再加上多通道高压空气冷却技术使得涡轮叶片的使用温度达到 1800K2000K，在 2000K、100h 持久强度达 140MPa。 1990s 后研制第三代 SX 有 RenN6、CMRX-10、DD9，比第二代 SX 具有十分明显 的蠕变强度优势。在复杂冷却通道和热障涂层的防护下，能承受的涡轮进气口温度 达到 3000K，叶片用金属间化合物合金在 2200K，100h 持久强度达 100MPa。 目前正在研制的是以 MC-NG、TMS-138 等为代表的第四代和以 TMS-162 等为代表 的第五代 SX。其成分特点是添加 Ru 和 Pt 等新的稀土元素，显著提高了 SX 的高温 蠕变性能。第五代高温合金工作温度已达 1150℃，已经接近理论极限工作温度 1226℃。
第二代及之后单晶高温合金与第一代单晶高温合金相比，一个显著的变化就是添加 了金属铼。铼是一种稀有元素，其熔点高达 3180℃，是仅次于钨（W）的难熔金属 元素，耐热性能强，在高温下比较稳定。铼的高温蠕变性能优于钨（W）、钼（Mo） 和铌（Nb）等难熔元素，兼具优良的耐磨性及抗腐蚀性，非常适用于制造工作环境 苛刻的航空发动机零部件，尤其对高性能涡轮叶片的研制具有重要意义。 铼是镍基单晶高温合金中最有效的固溶强化元素之一，其倾向于在 基体中集中， 形成的铼原子团约 1nm 且短程有序，这种原子团簇的强化能力较传统固溶强化手段 更加突出。此外，铼的加入还能起到降低其他合金元素的扩散效率、减少单晶铸件 的晶粒缺陷和表面再结晶、改善合金的抗热腐蚀性能等作用。以国内研制的单晶高 温合金为例，第一代单晶高温合金 DD3 未添加铼，第二代单晶高温合金 DD6 添加 了 2%的铼，第三代单晶高温合金 DD9 添加了 4.5%的铼。研究结果显示，在同等温 度和压力的测试条件下，DD9 合金的蠕变断裂寿命几乎是 DD6 合金的两倍。随着人们对铼的认识不断深入，其已成为单晶高温合金中不可或缺的重要元素，目前日 本研制的最新一代单晶高温合金 TMS238 中，铼的含量已提升至 6.4%。
鉴于铼在航空航天领域的重要性，各国均将铼视为战略资源，但是其储量稀少，加 工困难，导致价格高昂，制约了其在航空航天领域的广泛应用。根据美国地质调查 局发布的《矿产品摘要 2023》，2022 年全球铼的产量为 58 吨，同比下降 2.52%。其 中智利产量最多，达到 29 吨，市场份额为 50%；波兰、美国、乌兹别克斯坦、韩 国、中国产量分别为 9.5、9、4.9、2.8 和 2.5 吨，产量占比分别为 16.4%、15.5%、 8.4%、4.8%和 4.3%。目前，美国通过长期合同的形式，垄断了包括智利在内的大部 分铼供给，每年从智利、哈萨克斯坦等国进口大量的铼资源。
除了储量稀少和价格昂贵的缺点外，铼也是有害的拓扑密排相（TCP）的重要形成 元素，加入过量的铼对单晶高温合金组织的稳定性不利，还会在合金经过长期高温 服役后降低合金的持久性能，从而加速合金的失效。因此，从第四代单晶高温合金 开始，钌（Ru）被当作解决 TCP 的途径加入到单晶高温合金中。但是，钌的加入可 能导致拓扑反转的发生，尤其是在高温下，会影响单晶高温合金的蠕变断裂寿命。 此外，铼的密度为 21.0g/cm³，仅次于锇（Os）、铱（Ir）和铂（Pt），如此高的密度 与涡轮叶片设计轻质化的趋势相悖。由此可见，全球范围内对于涡轮叶片材料的研 究从未停止。
镍基铸造高温合金发展可分为三个阶段：（1）在镍基高温合金发展初期，通过适当 调整和添加合金成分完全能够满足涡轮叶片材料的设计要求，而铸造过程对改善叶 片性能贡献不大。（2）随着镍基高温合金的发展，仅仅靠合金成分的发展不能适应 叶片材料性能的进一步要求，于是合金的铸造过程控制也成为材料技术的一个关键。 （3）随着镍基高温合金的继续发展，高温合金的使用温度已经接近极限，通过调整 合金成分来提升合金性能的空间已变得十分有限，因此必须通过采用新工艺，如定 向凝固技术来提升合金性能。
镍基单晶高温合金的成分特点和相组成： 高温合金根据基体元素的种类，可分为铁基、镍基、钴基，进一步细分为铸造、锻 造、粉末冶金宏观结构。镍基合金相对于其他两类高温合金具有更好的高温性能， 能够在严苛的高温环境下长时间工作。 镍基高温合金中至少含有 50%的 Ni，其 FCC 结构使得其对部分合金元素具有很高 的兼容性，在设计过程中所添加的合金元素数量往往超过 10 种。对所添加合金元素 的共同性进行分类： （1）Ni、Co、Fe、Cr、Ru、Re、Mo、W 为第一类元素，作为奥氏体稳定化元素。 （2）Al、Ti、Ta、Nb 的原子半径较大，促进了化合物 Ni3(Al、Ti、Ta、Nb) 等强化 相的形成，为第二类元素。 （3）B、C、Zr 为第三类元素，它们的原子尺寸远远小于 Ni 原子尺寸，易偏析到 相的晶界，起到晶界强化的作用。
镍基单晶高温合金的相主要为： 相、’相、碳化物相、拓扑密排相(TCP 相) 。 相： 相是晶体结构为 FCC 的奥氏体相，是 Cr、Mo、Co、W、Re 等元素溶于镍 中形成的固溶体。 ’相：’相是 FCC 的 Ni3(Al, Ti) 金属间化合物，作为沉淀相形成并与基体相保持一 定的共格关系和错配度，富含 Al、Ti、Ta 等元素。 碳化物相：从第二代镍基 SX 开始加入少量的 C 导致碳化物的出现。少量碳化物弥 散分布在基体中，在一定程度上改善了合金的高温性能。一般分为 MC、M23C6、 M6C 三种。 TCP 相：在服役老化的情况下，过量的 Cr、Mo、W、Re 等难熔元素促进了 TCP 相 的析出，TCP 通常以板的形式形成，板状结构对延性、蠕变、疲劳性能有负面影响， TCP 相是蠕变断裂的裂纹源之一。
定向凝固和单晶叶片的应用是国内外先进发动机的重要标志。因此，从 60 年代中期 起，我国开始研究定向凝固技术。所谓定向凝固，就是控制合金凝固过程，使其沿 一定方向生产，最终的组织没有横向晶界，进而具有优异的力学性能。以航材院为 代表，从改装设备到引进设备，研制成功功率降低法和铸型移动法定向技术。80 年 代初期的研究又成功地发展完善了具有我国特色的单晶叶片定向凝固技术。 作为铸造高温合金的前沿方向，单晶高温合金一直是研究的热点。由于没有晶界存 在，因此其性能优异，能够承受更高的温度和更苛刻的环境。国内在单晶方面，发 展了一种与国外同类技术有所不同的双取向控制法，为此，设计出了一种特殊的螺 旋选晶器，取得了良好的效果。 随着铸造高温合金及凝固技术的发展，依靠合金化提高合金的性能已经受到限制， 于是出现了定向凝固工艺。定向凝固工艺消除了垂直于应力轴的横向晶界，使铸造 合金的力学性能上了一个台阶。随后发展的是消除全部的晶界，即单晶高温合金。 定向凝固合金比普通铸造合金性能大幅提高，如在 MAR-M200 合金基础上研制成 功的定向凝固合金 PWA1422 具有良好的高温蠕变断裂和塑形，热疲劳性能比原合 金提高约 5 倍，单晶工艺使合金热强性进一步提高（30℃）。
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， 具有优异的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、良好的疲劳性能、断裂韧性 等综合性能。按照基体元素，高温合金可以分为铁基高温合金（14.3%）、镍基高温 合金（80%）和钴基高温合金（5.7%）。铁基高温合金使用温度一般只能达到 750~780℃，难以满足当前下游领域对高温材料承受高温能力的要求。钴基高温合金 虽然耐热性能较好，但由于钴资源产量比较少，加工比较困难，整体用量不多。按 照制备工艺，高温合金可以分为变形高温合金（70%）、铸造高温合金（20%）和粉 末高温合金（10%）。变形高温合金指可以进行冷、热变形加工，具有良好的力学性 能和综合强度、韧性，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金；铸造高温合金 指以铸造方法直接制备零部件的一类合金；粉末高温合金是指用粉末冶金工艺制成 的高温合金。
根据前瞻产业研究院数据，2020 年全球高温合金市场规模为 137 亿美元，预计 2024 年将达到 173 亿美元，2020-2024 年年均复合增长率 6%。2015-2021 年，中国高温 合金市场规模由 78 亿元逐年扩大至 219 亿元，年均复合增长率 18.77%，预计未来 高温合金需求将继续保持较快增长。 目前，国内高温合金生产企业主要包括三类：以抚顺特钢、宝钢特钢、长城特钢为 代表的特钢企业；以钢研高纳、北京航材院、中科院金属所为代表的研究生产基地； 以图南股份中洲特材隆达股份为代表的民营企业。国际高温合金生产企业主要 包括 PCC、Carpenter、Allegheny、Haynes 等。
从下游需求来看，目前高温合金消费占比最高的三个应用领域分别是航空航天、电 力和机械，占比分别为 55%、20%和 10%。工业、汽车和石油石化等行业消费占比 较小，分别为 7%、3%和 3%。
近年来我国高温合金产量不断攀升的同时，市场规模也在不断扩大。根据中国产业 信息网数据，2019 年我国高温合金市场规模达到 170 亿元，同比增长 34%，同年市 场产量为 2.8 万吨，同比增长 29%。2021 年我国高温合金产量达 3.8 万吨，同比增 长 15.2%，市场规模累计 280 亿元。预计我国 2023 年高温合金总市场规模累计 507 亿元，增速高达 30%。较 2021 年市场规模高出近一倍，也反映出高温合金市场潜 能在不断被发掘，市场空间巨大。 从国内企业产量情况来看，据统计，2021 年国内 5 家主要高温合金企业理论产量 共计约 2.3 万吨，国内企业 2021 年高温合金产量约为 3.8 万吨，5 家企业总产量 占比为 60.5%，行业集中度不高。
高温合金最早用于航空发动机，在现代航空发动机中，高温合金材料的用量占发动 机总重量的 40%～60%，主要用于四大热端部件：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。随着发动机推力和 推重比的增大，涡轮入口温度不断提高，要求相应零件用高温合金的力学性能不断 提高。因此，随着高温合金材料性能提升，高温合金在发动机上的使用量愈来愈多。 J79 发动机高温合金的使用量仅占 10%，F100 发动机高温合金的使用量猛增到 51%， 到第三代歼击机用发动机 F110，高温合金的使用量进一步提高到 55%。随着我国乃 至全球军用和民用飞机的升级换代，高温合金在航空领域的使用量将会进一步提升。
随着我国军事工业的快速发展，装备的飞机数量大幅上升。未来随着三代机、直升 机、舰载机、教练机、运输机、四代机等的大规模列装，将带动相关型号航空发动 机的发展，而航空发动机型号的每次突破，将带动该型号发动机进入快速增长期， 从而拉动高温合金快速增长。我国军用航空发动机将拥有广阔的市场前景，从而带 动高温合金的需求。
从代际结构看，我国三代半及四代战机占总量比例极低，我国空军和美国相比还存 在结构劣势，结构性升级换装的需求强烈。据 WorldAirForce2022 数据，目前我国以 歼-7、歼-8 为代表的二代战斗机占比达到 46.75%，以歼-10、歼-11/16、及歼-15 为 主的三代战机占比 51.67%，四代机占比仅为 1.58%；而美军现役已无二代战斗机， 其三、四代机型占比分别为 82.62%和 17.38%。我国目前需要通过代际结构升级缩 小与国外先进军用机发展差距，第三、四代新型先进航空发动机需求有望大幅提高， 新型发动机高温合金用量不断增加，同时考虑备发及维修环节将进一步提升高温合 金需求预期。
由于新增列装加上定期维修更换，未来 5 年军用高温合金总需求 528 亿元，复合增 速 28%。根据《世界空军 2021》数据显示，我国军用飞机总体规模仍与美国有较大 差距。在强军强国基本政策不改的前提下，我国聚焦实战演练、配置新一代飞机列 装有望大幅提升列装规模，多种下游主战型号有望在十四五期间保持高速增长态势。 考虑到不同型号飞机配置发动机数量及单价，高温合金占发动机总成本约 18%，未 来五年新增高温合金需求 139 亿元；已知在发动机平均 10 年的使用寿命周期中， 发动机需大修 1 次，普通维修 2-3 次；其中大修价值量占整机价值的 50%，普通维 修约 10%-15%，预估新增飞机发动机前五年维修占整体的 20%，未来 5 年维修市场 高温合金总需求 389 亿，二者合计 528 亿元，复合增速 28%。
燃气轮机是高温合金的另一重要应用领域。燃气轮机装置是一种以空气及燃气为介 质的旋转式热力发动机。燃气轮机的基本原理与蒸汽轮机很相似，不同处在于工质 不是蒸汽而是燃料燃烧后的烟气。燃气轮机主要有以下优点： （1）体积小，结构紧凑。燃气轮机结构较为紧凑,有利于船舶机舱的布置,同时使船 舶可以腾出更多的容积便于营运,也有利于高性能船舶的设计。以 LM2500+船用燃 气轮机为例,通过使用轻质材料和凭借航空燃气涡轮机的固有功率密度,其重量比同 等柴油发动机轻 74%,所占空间约是同等柴油发动机的 1/3。 （2）噪音低，运动平稳，振动小。燃气轮机由于是旋转机械，工作时低频振动较少， 使得低频噪音明显减弱。特殊的噪音防护系统(箱装体结构),降低了机舱的噪音水平, 改善了机舱工作环境。 （3）NOx、SOx 等有害气体排放少。随着 IMO(International Maritime Organization) 对船舶废气排放的要求越来越严格,船用柴油机需要加装复杂的设备才能满足这一 要求。例如设计优化的燃烧室,改进燃油系统,采用燃油注水、乳化油或废气再循环, 选择性催化还原反应处理排放废气等。这些措施的实施既增加了动力系统的容积和 重量,也增加了投资和成本。船用燃气轮机由于可采用变几何燃烧室技术、分级燃烧 室技术、贫油预混合预蒸发燃烧技术、催化燃烧技术、直接喷射燃烧室技术、可变驻留时间燃烧室技术、富油燃烧快速淬熄贫油燃烧室等高效低污染燃烧技术等,有害 气体排放少,更符合环保的要求。
（4）单机功率大，功率重量比大，起动加速性好,从冷态起动至全速工况仅需 2min。 （5）润滑油消耗低，保养量小，管理人员少。燃气轮机是回转部件,主要运动部件 少,又设计成模件结构,因此燃气轮机所需的船上维修量小,人员配备也相应减少。 （6）可靠性高,可利用率高。船用燃气轮机具有较高的可靠性(99.5%)及可利用率 (97.5%)。 （7）初期投资费用低。推进装置的初期投资费用包括主发动机、辅助系统，和包括 底座在内的安装费用。在保持相同功率的情况下，对功率要求在 10~20MW 的柴油 机和燃气轮机来说，其推进系统的投资费用差不多；在 20MW 以上时，燃气轮机的 初期投资费用较柴油机低。
由于高温合金在民用领域的不断扩大，高温合金在民用使用量早已超过了军用使用 量。目前，高温合金民用主要用在核电、热成型模具、增压涡轮、烟气轮机、玻璃 工业、火力发电、石油化工、冶金工业、垃圾焚烧和油气开采。其中比较有应用前 景的是增压涡轮、火力发电、核电、油气开采和垃圾焚烧。
在电力领域，燃气轮机发电在世界上已广为应用，其发电容量占世界总发电容量的 11%。近些年来，世界上发达国家常规联合循环发电得到快速发展；每年新增的联 合循环机组总装机容量约占火电总新增容量的 40%～50%。当今世界上单台燃机最 大功率已达 250MW，联合循环总功率达 350MW。现在燃气轮机正向着大功率、高燃烧温度发展。燃气-蒸汽联合循环已经成为世界上火电建设的重要组成部分。燃气 －蒸汽联合循环发电已成为世界潮流。
原子能工业使用的高温合金包括：燃料元件包壳材料、结构材料和燃料棒定位格架， 高温气体炉热交换器等，均是其他材料难以代替的。目前核电站蒸发器“U”形管部 分依靠进口，国内宝钢、长城特钢和久立特材研制成功了蒸发器“U”形管。国产核 电装备的应用，也将带动核电装备零部件供应市场。根据我国核电站建设规划，我 国近十年内原子能工业方面需要高温合金材料总共约 6000 吨，价值约 24 亿元。但 随着核电发电设备逐步实现国产化，将带动对国产高温合金的需求。 核电市场有望受益于“碳中和”增加装机容量，高温合金应用于燃烧元件领域跟随放 量，未来 5 年市场容量 18 亿。核电站内部燃烧壳材料、燃烧棒定位格架、高温气体 热交换器等关键部件都需用到高温合金，考虑到我国“碳中和”对清洁能源规划及我 国核电站装机建设，高温合金预计将跟随核电站建设持续放量。中国核能行业协会， 截至 2021 年，我国 49 台运行核电机组总装机容量为 5103 万千瓦，发电量 3662 亿 千瓦时。假设未来 5 年核电在建机组 2 座，每座装机容量为 100 万千瓦，平均每年 高温合金需求量约为 1800 吨，市场规模总计约为 18 亿元。 2020 年 6 月，中国核能行业协会发布《中国核能发展报告（2020）》提出，“十四五” 及中长期，核电建设有望按照每年 6-8 台持续稳步推进，到 2025 年，在运核电装机 达到 7000 万千瓦，在建 3000 万千瓦。假设未来每年新增 500 万千瓦核电机组，则 预计带来的年高温合金需求量为 2500 吨。
汽车废气增压器涡轮也是高温合金材料的重要应用领域。目前，国外的重型柴油机 增压器配置率 100%，中小型柴油机也在不断地增大其配置比例，如英、美、法等国 家已达 80%左右。废气涡轮增压器具有减少有害排放、降低噪声污染、提高机械效 率、提升功率等优点。目前，我国涡轮增压器生产厂家所采用的涡轮叶轮多为镍基 高温合金涡轮叶轮，它和涡轮轴、压气机叶轮共同组成一个转子。 车用高温合金主要应用于汽车涡轮增压器。涡轮增压技术是提高发动机效率、降低 油耗、减少废气排放的重要手段。增压涡轮是增压器的核心部件，其耐受温度和使 用寿命决定了整个增压器的工作温度和稳定性。随着增压器的转速提高、体积减小， 其使用温度逐渐升高，目前排气温度已达 1000℃以上，世界各国普遍将增压涡轮材 料由耐热钢升级为铸造镍基高温合金，国内广泛应用 K213、K418、K419、K4002 等 牌号合金。随着国内汽车产量的提升以及国内涡轮增压车型占比持续提升，高温合 金消费量将持续上涨。
近年来，随着我国易开发油气藏的日渐枯竭及油气需求量的快速攀升，我国石油天 然气战略的中心逐渐由东部向西部的塔里木、准格尔和四川盆地转移。由于我国西 部各主要含油气盆地普遍存在地质条件复杂和油藏埋藏深的特点，深井、超深井成 为勘探开发这部分油气资源的唯一手段。深井超深井技术就是为满足地层深部油气 勘探开发需求而迅速发展起来的特色钻井技术。深井通常是指完钻井深为4500-6000 米的井，超深井通常指完钻井深为 6000 米以上的井。由于石油和天然气开采，特别 是深井开采工作环境恶劣，需要使用镍基高温合金。深井油气开采主要存在以下恶 劣环境：首先，井下处于低 PH 值酸性环境，有水溶液腐蚀，还有沙子的磨蚀。其 次，氯化物浓度高，每升水溶液中最高可达 300g 以上，典型的氯化物是氯化钠；第 三，有硫化氢氧体存在，最大气体分压可达 10.5MPa；第四，还有二氧化碳存在， 其最大气体分压可达 14MPa；第五，井下还有元素 S 存在，第六，井下温度波动在 0-218℃范围，经常在 4-149℃范围，因此，井下处于高压、高温腐蚀环境，而且还 有腐蚀发生，在温度高于室温时，腐蚀更加严重，因此，不锈钢，甚至蒙耐尔合金 都不能解决油气井中严重的腐蚀和磨蚀问题，只能采用镍基高温合金才能满足现代 油气开采需求。目前国内只有宝钢能够部分产品，久立特材也实现技术突破。目前， 在国内已探明的天然气田中，高含硫气田有 100 多个，占总数的近一半，仅四川盆 地，就有各类高含硫气田 20 多个。预计随着中西部油气资源的开发，油气开发用镍 基合金钢管需求将会快速增长。
化工工艺管道耐腐蚀材质也相应的有多种选择，才能适应不同生产工艺的要求，目 前除了传统的金属管材，还有化工玻璃、塑料以及各种复合型管材，不同类型的管 材具有各自的耐腐蚀优点和应用的局限性，需要根据企业生产的实际需要进行科学 的选择和搭配使用。 目前较常见的化工工艺管材耐腐蚀材质包括不锈钢、塑料、硼硅玻璃以及合成树脂。 而根据不同的化工生产工艺要求又有多种不同规格和性能的管材。其中仅不锈钢管 材就有适用于不同工作条件、添加了不同合金成分的管材。此外，由于生产工艺的 不断进步，出现了具有良好的物理机械性能和耐腐蚀性能的高温合金耐腐蚀管材， 充分发挥金属材料优越的机械性能，将合成树脂、玻璃和塑料等材质与不锈钢紧密 结合，制造出了具有广泛适用性和优良机械性能的化工工艺管材，克服了硼硅玻璃 的易破裂、不锈钢无法耐受盐酸等含氯介质腐蚀以及非金属材料的强度、刚度不足等缺陷，让各种材质充分发挥其面对特定种类介质和生产工艺的优势，给化工企业 的发展创造了良好的条件。 其中具有代表性的企业是中洲特材，近三年来中洲特材主要生产的变形高温耐蚀合 金与铸造高温耐蚀合金占总营业收入 70%以上，且近三年仍有占比上升趋势，营业 总收入及产量也在逐年攀升，耐蚀合金在化工行业需求也在明显增加。
公司子公司河北德凯主要从事航空航天、兵器、舰船和电力行业所需的以轻质合金 为主的先进材料研发、生产和销售。目前，河北德凯的净资产大约 1 亿元，总股本 6000 万元。公司定位于为国内和国外航空航天、雷达通信领域提供高端铝合金、镁 合金及钛合金轻质金属材料精确成型构件。经过多年的发展，已经成为国内航空航 天领域铝合金熔模铸造技术水平最高，国内唯一可以实现工业化镁合金熔模铸造生 产，钛合金铸造技术国内一流，具有鲜明特色的轻质合金熔模铸造生产基地。具有 从模具设计、蜡模制备、涂料制壳、熔炼浇注、热处理、精整等全流程生产装备和 完备的化学成分在线检测、荧光、X 光和尺寸检测的能力，关键核心设备具有世界 先进水平，具有较强的配套机械加工能力。 2019 年 6 月，德凯在青岛市建立平度产业基地和青岛钢研创新研究院，预计花费 8.1 亿元，围绕自身铝镁合金产业优势及技术积累，从根本解决科研试制与批产相互影 响、开拓国际宇航业务面临的提升交付能力和改善生产现场管理以及布局高温合金 领域内的先进材料、工艺方向以及应用急需的特种实验平台等问题。预计建成产业 结构如下：
根据近五年营业收入占比来看，德凯公司由于在 2021 年，公司将铸造合金事业部整 合并入河北德凯，因此营业收入占比自 2021 年以来大幅增加，从 2020 年营业收入 占比约 8.9%增加到 2022 年 33.24%。
镁位于元素周期表的第 12 位，密度为 1.74g/ cm3，约为铝的 2/3，钢的 1/4，是一 种非常理想的轻质材料。镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金，主要的合 金元素有铝、锌、锰、硅、锆等。镁合金具有非常优良的应用性能，是目前质量最 轻的实用金属结构材料，具有比强度、比刚度高，抗震减噪性能、压铸成型性能好， 耐腐蚀性能、电磁屏蔽性能优异等优点，且易于回收再利用，被广泛应用于汽车零 部件、3C 产品、生物医用、航空航天、建筑材料等领域。
镁合金的下游应用包括交通运输领域（壳体、动力系统、电气外壳、框架、内饰件、 方向盘、脚踏板、轮毂等）、电子产品领域（笔记本电脑外壳、电子产品的屏蔽层等）、 航空航天领域（飞机的内部支架框架、地板、蒙皮以及舱板等）、生物医用领域（生 物可降解医用镁合金等）、建筑材料等其他领域（镁合金建筑模板等）。
铝位于元素周期表的第 13 位，密度为 2.70g/ cm3，约为钢的 1/3。纯铝由于力学 性能不高，不适宜制作承受较大载荷的结构零件，但在纯铝中加入某些合金元素而 制成的铝合金，其比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，同时还具有良好的铸造性 能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，是一种优良 的轻金属结构材料。 目前，铝合金产品广泛应用于建筑、交通运输、耐用消费品、电力、包装、机械设 备等行业，产量仅次于钢铁，居金属材料第二位。
随着铝产业链在技术升级中不断延伸，全球电解铝需求量较大。2022 年全球电解铝 产量 6,846.10 万吨，我国电解铝产量 4,021.40 万吨，占全球的 58.74%。
钛合金是以钛为基础加入其他元素构成的合金，钛合金具有比强度高、耐蚀性好、 耐热性高、低温性能好等特点。钛材加工行业上游供应商为钛矿企业或海绵钛生产 企业，下游客户主要为航天航空、石油化工、海洋、装备制造、医疗、建筑、生活 用钛等生产制造企业。
从钛材近 12 年产量来看，钛加工材产量快速增长始于 2017 年，之后 5 年，钛加工 材产量保持高速增长，2022 年钛加工材产量达到了 15.1 万吨。
2022 年我国钛加工材用量最大的领域为化工，其次为航空航天。化工领域用钛量为 7.3 万吨，同比增长 23.7%。医药、船舶领域用钛量的绝对数值依然相对较低， 但 增速都在 30%以上。冶金、电力、制盐、体育休闲、海洋工程领域的用钛量均出现 不同程度的下降，其主要归因于下游行业领域用钛量的大幅增长， 主要是国内需求 持续增长的结果。医疗领域用钛量的增加则是由于我国在相关领域中的生产能力有 所提高， 如国产钛毛细管等产品正在加速替代进口产品，并反向出口到欧洲市场。 体育休闲领域钛用量的下降，则反映出近年来在疫情影响下，以高尔夫球运动为代 表的体育休闲领域整体需求下降。
铝合金作为一种较为成熟的轻质高强合金材料在航空航天中的使用量巨大，航空航 天领域主要发展高强、高韧性和耐腐蚀性强的铝合金材料以满足其严苛的使用条件， 目前应用较多的为 2 系和 7 系铝合金，可应用于飞机蒙皮、结构件等部位，运载火 箭的发动机装置、主体部件、旋转台、遥控部分以及载人飞行器的骨架等。
TC4 合金是一种中等强度的 - 型两相钛合金，含有 6%的 稳定元素 Al 和 4%的 稳定元素 V，合金长时间工作温度可达 400℃，在航空工业中主要用于制造起落 架、轴承架、旋转机械、压缩机盘和叶片、低温推进剂罐和许多其他航空航天部件 的常用合金。 轻量化一直是航空航天领域重点关注的重要技术，对于追求轻质和减重方面可以说 是克克计较。根据《科学出版社》的统计，飞行器每减重 1kg 所取得的经济效益与 飞行速度有关。如对航天飞机来说，每减重 1kg 的经济效益将近十万美元。虽然铝 合金与钛合金都具有高强度和低密度，但钛合金的密度大概在 4.5 左右，而铝合金 的密度约为 2.7，其密度只有钛合金的 60%，在强度能够满足的情况下，使用高强铝 替代钛合金能够带来 40%的减重。
受益于军工行业及民用需求增高，公司近五年业绩大幅增长， 2022 年公司实现营 业收入 28.79 亿元，较上年同期增加 8.7 亿元，同比上升 43.77%。实现归母净利润 3.37 亿元，同比上升 10.48%。
目前，公司主营业务为有色金属冶炼及延压加工，包括铸造高温合金、变形高温合 金、及新型高温合金制品三大业务方向。2022 年，铸造高温合金、变形高温合金及 新型高温合金营业收入分别占公司总营业收入的 60.16%、24.11%、13.86%，在铸造 部门业务收入稳定发展的基础上，变形高温合金与新型高温合金也在逐年提升收益。
从毛利率来看，近五年毛利率最高的产品是新型高温合金产品，且在 2021 年与 2022 年有明显的毛利率提升，同时随着镍钴两项生产材料的价格攀升，铸造高温合金制 品毛利率有所下降，但仍维持在 20%以上。
自 2014 年以来公司资产负债率持续走高，原因在于产业规模不断扩张，不同部门及 子公司增加。从费用来看，近十年公司费用率整体呈下降趋势，财务费用率与销售 费用率整体较稳定，同时管理费用率大幅增高，主要为经营规模扩大及研发投入增 长所致。
公司加权净资产收益率自 2018 年以来持续保持上升在 2021 年达到 11.64%的阶段 高点后到 2022 年略有下降。2023 年第一季度净资产收益率也略低于 2021 年与 2022 年第一季度数据。
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