理工酷

2022年04月06日发布

军工材料乃是军工行业之基石

军工材料是按材料用途分类的重要应用领域。由于军工装备工作环境的苛刻性，军工材料多需要在极端条件下能够正常工作，尤其是航空航天对结构材料要求更高，因此这些军工材料一般需要具有高强度、耐高温、耐腐蚀、低密度等多种性能特点。对于此类具有优异特性和功能，能满足军用高性能需求的材料，我们称为军工材料或军工高端材料。

1、先进军工材料打造先进武器装备

“一代武器、一代材料”。在各个时代，最先进的技术最早往往为军事用途服务。材料在国防工业中占据着举足轻重的作用，而军工新材料是高端武器装备发展的先决要素。以航空发动机为例，其性能的改进一半靠材料。据《航空发动机的发展趋势及其对材料的需求》预测，新材料、新工艺和新结构对推重比12-15一级发动机的贡献率将达到50%以上，从未来发展来看，甚至可占约2/3。可以说没有先进的材料和制造技术就没有更先进的航空发动机。因此军工新材料是新一代武器装备的物质基础，也是当今世界军事领域的关键技术。世界各国对军用新材料技术的发展给予了高度重视，加速发展军用新材料技术是保持军事领先的重要前提。

军工新材料技术是决定武器装备性能与水平的重要因素。高效低成本树脂基弹箭复合材料研制成功及其在战略和战术弹箭上的应用，显著改进了武器装备战技指标，大大地增加了战略导弹的射程；轻型反坦克导弹的增程，主要依赖于碳纤维/玻纤混杂增强环氧复合材料发动机壳体、有机硅耐烧蚀涂料和橡胶基复合材料防护层的成功研制于应用；四代战斗机的“4S”性能特点（隐形、超音速巡航能力、超机动能力、超级信息优势），十分依赖新材料技术的发展与应用。

军工新材料引领技术发展，奠定我国整体材料基础。军工新装备的牵引是我国的高端新材料技术快速发展的动力源之一，尤其是在国外封锁的环境下，军工材料是我国新材料技术的突破口，通过近几年的发展，可以看到我国正逐渐打破西方列强的围剿封锁。以碳纤维为例，以往国际碳纤维行业主要市场被美日等国垄断，但随着我国国家的重点扶持，以及如光威复材、中简科技等企业的不懈努力，通过军品的研发供应，我国在高性能碳纤维方面取得了十足的进步，为未来高端民用市场奠定了基础。

军工材料正向着“轻量化、高性能化、多功能化”等方向发展。在航空航天领域，轻量化意味着飞行器在节省燃油的同时扩大了作战半径，提高了战场生存力和战斗力，因此发展趋势是采用轻质、高强、高模材料，从而提高结构效率。高性能化是军工新材料从始至终贯穿的要求，这种性能体现在多方面，既可以是力学强度、韧性方面，也可以是耐高温性能方面等，此外，由于武器装备对可靠性的高要求，军工材料具有性能高于经济性的特点。

新型号、新装备放量，对高性能材料需求明显增加。目前在新型武器装备的应用中，钛合金、高温合金、以及复合材料（碳纤维等）等高性能军工材料脱颖而出，市场空间不断增长。以航空领域对材料需求来看，目前机体结构材料大量使用复合材料、钛合金，并且用量不断创新高。

2、“十四五”军工材料迎来快速扩张，“军转民”带来第二增长动力

下游列装加速，上游材料供不应求。进入“十四五”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。叠加“自主可控”增量以及新型号装备中高端高性能材料应用比例增加，目前军工产业链中，上游材料呈现出较为强烈的“供不应求”，同时也表现出相较于下游更高的业绩增加弹性。

企业积极扩产，“十四五”军工材料产能至少翻番增长。在军工上游材料整体供不应求的环境下，近年军工材料公司相继出台了扩产计划，我们统计了主要军工材料领域上市公司的扩产计划，预计到“十四五”末期产能至少实现翻番增长，高温合金产能增长157%、碳纤维产能增加210%、钛合金产能增加138%。再考虑到新产能爬坡的情况，我们预计军工材料“十四五”期间景气度整体无忧。同时，钛合金、高温合金、碳纤维“十四五”期间市场需求有望维持稳定高速增长，市场空间逐渐打开。我们预计高端钛合金、碳纤维、高温合金三种材料“十四五”期间市场需求的复合增速分别为20%、25%以及16%，到2025年三种材料市场规模将分别突破100亿元、200亿元以及300亿元。

高端材料“民用”市场给企业带来第二增长动力。除去军品方面的快速增长，材料技术的成熟也给行业带来了广阔的“民用”市场，为相关领域带来第二增长动力。碳纤维方面，凭借轻量化、高强高模等优异性能，在风电、氢能储存等新能源领域展现出了良好的前景；高温合金方面，在两机专项的政策支持下，我国目前航空发动机方面将迎来快速发展，但燃气轮机方面，目前仍正在启动中，随着技术的成熟，也有望给高温合金市场再添发展动能。

“大飞机”蓄势待发，民机市场方兴未艾。在第十三届中国航展上，商飞公布了最新的预测年报，同时波音也发布了最新的中国民航市场展望报告，都上调了中国民机的市场空间，预计未来20年，民机市场空间在9-9.5万亿之间。那么随着C919的问世，将推动全球民机市场格局由原来的“AB”向“ABC”发展。在自主化要求的环境下，对于这些给航空军机配套的上游材料企业来说，将提供新的市场增量。

金属材料——新型、高端金属材料有着难以替代的地位

1、钛合金——新型武器装备的明星金属

钛合金凭借其密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低等特点，在航空航天、船舶军舰等领域中广泛应用。目前，我国钛行业结构性调整已初见成效，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，行业利润由上述中低端领域正逐步快速向以军工为主要需求的高端领域转移。伴随着“十四五”的到来，高端军用钛合金在下游需求旺盛的环境下，供不应求，行业迎来高端产能快速扩张的窗口期。

2、高温合金——现代物理冶金学和冶金工艺的集大成材料

高温合金凭借其耐高温、高强度、耐腐蚀、抗疲劳等特点，在航空航天、船舶军舰等领域应用广泛，是动力装置向更高性能发展的重要物质基础。现阶段我国高温合金产业整体呈现出供不应求的态势，目前全球高温合金技术集中在老牌军事强国美、欧、俄手中，我国高温合金产业在近些年加速追赶。随着我国在高性能航空航天发动机的研发力度不断加大，技术经验稳步积累，高温合金产业已经进入快速发展阶段。

3、铝合金——军事工业中应用最广泛的金属结构材料

铝合金凭借其低密度、高强度、高模量、耐腐蚀等特点，在航空航天、船舶军舰等领域应用广泛，是整机设备向更轻质化发展的重要途径。目前，我国航天航空领域和船舶制造领域的高端铝合金已经可以实现自主生产，不过由于技术积累薄弱、生产工艺控制不够等原因，产品性能均匀性较差或者合格率偏低，相较于国外成本控制还存在差距。但随着经验积累、关键技术的逐步突破，产业链正不断向高端领域深化发展。

高性能纤维及复合材料——应用占比不断提升，性能改善空间大

1、碳纤维及其复合材料——国防战略性先进材料

碳纤维及其复合材料凭借其低密度、高强度、高模量、高稳定性的特点，在航空航天、汽车船舶等领域应用广泛，引领着轻质化材料的浪潮。碳纤维产业的发展受到国家政策的大力扶持，碳纤维在中国制造2025中被列为关键战略材料之一。目前我国已经从上游碳纤维本身打破了国外的封锁，尽管在成本控制上仍然存在差距，但随着高性能碳纤维在武器装备上规模化应用，有望进一步拉动整个产业的良性发展。目前国内航空航天领域对高性能碳纤维的需求持续快速增长。国内高性能碳纤维产能严重不足，进口替代空间大。随着国产碳纤维产业高性能化和规模化、低成本化进程的深入快速发展，行业有望充分受益于市场需求拉动。

2、芳纶纤维及其复合材料——防弹装甲的优质材料

芳纶纤维具有优异的阻燃耐高温和高强高模特性，一直是国防军工领域的关键基础材料，主要用于军警作战服、蜂窝结构材料，防弹衣、防弹装甲等。芳纶纤维产品主要有间位芳纶和对位芳纶两种，国内对位芳纶国产自给率仅有23%，存在巨大的替代空间，而间位芳纶，我国虽然产能充足，但从产品形态来看都是低端的工业过滤材料，急需向高端发展。目前从全球竞争来看，行业基本被国外巨头所垄断，但国内厂商经过自主发展，目前已经可以实现产业化，未来有望在国际舞台上进行竞争。随着芳纶在国防军工、安全环保等领域应用的不断扩大，国内芳纶市场需求将迎来快速增长。

3、超高分子量聚乙烯纤维——个体防弹防护领域的首选纤维

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，被广泛应用于军事装备、海洋产业、安全防护、体育器械等领域。UHMWPE纤维是防弹装备的首选材料，正在替代芳纶纤维，同时随着技术的不断进步，UHMWPE纤维未来在航空航天、国防装备的应用将不断拓展。目前我国军用占比仍然很低，未来需求修复有望带动高端军用UHMWPE纤维的快速增长，同时随着国内UHMWPE纤维性能的提升，国产替代也将带动行业增速上行。

其他结构及功能材料——军工应用前景广阔的结构、功能性材料

1、隐身材料——武器装备隐身的物质基础

隐身材料是具有隐身功能材料的一种统称，产品形态主要可分为涂层材料和结构材料两种，下游具体应用主要是国防军工领域。随着武器装备侦查手段以及现代电子战的快速发展，新型武器装备对应的雷达、红外隐身材料应用无论是从深度还是广度都有所提升。目前我国在隐身材料方面的技术已经达到了世界前列，但整体的商业化进程仍处于初期，随着新型武器装备的批产，将带动隐身材料需求应用，尤其是新型号装备的加速列装，隐身材料的单装占比有望不断提升。

2、陶瓷材料——军工结构和电子信息的关键材料

陶瓷材料（特指先进陶瓷材料）由于其耐高温以及独特的电学特性广泛被应用于结构材料以及电子领域。作为结构材料，可成熟应用于战略导弹、火箭发动机热结构件以及各类卫星天线窗的保护框等方面，在电子陶瓷方面，随着武器装备信息化的加速，我国陶瓷电容器在军工领域的需求不断增大，随着技术的成熟未来有望带动军转民的发展。总体而言国内先进陶瓷总体水平与国外相比还存在一定的差距。但当前国家正不断为战略新兴产业的发展配置资源和政策，作为基础原材料和核心部件的先进陶瓷必将迎来快速发展。