中原证券航空航天专题报告显示，航空新材料是航空装备升级换代的物质基础。钛合金、高温合金、碳纤维复合材料三大类新材料在航空航天领域需求持续扩张。2018-2022年航空航天钛材消费量年均复合增长率达33.80%，高温合金年缺口约1万吨，碳纤维国产化率攀升至76.7%。军机升级换代、民用大飞机量产、两机专项推进三大驱动力共振，航空新材料市场空间正加速打开。
航空新材料产业格局概览
航空制造业上游主要包括电子元器件、金属新材料、复合材料三大类。金属新材料涵盖钛合金、高温合金、高强度钢、铝合金等；复合材料以碳纤维增强复合材料为代表。这些材料和元器件是航空制造的基础，其质量和性能直接影响到航空装备的质量和性能。
新材料在航空航天装备的升级换代中发挥了至关重要的作用。复合材料的用量已成为衡量军用装备先进性的重要标志。美国国防部预测，只有复合材料能够将耐高温、高强度、高模量指标在现有基础上同时提高25%以上。新材料正形成金属材料、高分子材料、无机非金属材料和复合材料四分天下的局面。
钛合金——航空航天核心结构材料
钛合金具有密度小、比强度高、耐高温低温性能好、耐腐蚀能力强等优势，是20世纪50年代发展起来的重要结构金属。2023年中国钛加工材产量15.91万吨，同比增长5.3%。航空航天领域钛材销量占比已由2010年的9.70%增长至2022年的22.76%，2022年航空航天钛材销量约3.30万吨，同比增长46.99%。
全球航空航天钛合金消费量占整体约50%，美俄军事强国占比超70%。中国第四代隐形战斗机J20钛合金使用率达35%，空客A350用钛量14%、波音B787用钛量15%。未来随着国内军用飞机升级换代和新增型号列装，以及商用飞机通过适航认证后产能释放，航空航天钛材需求将持续释放。主要供应商为宝钛股份、西部超导、西部材料，三家在航空航天钛合金领域处于绝对优势。
高温合金——“先进发动机基石”
高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上高温及应力作用下长期工作的金属材料，具有优异高温强度、抗氧化和抗热腐蚀性能。在航空发动机中，高温合金材料用量占发动机总量的40%-60%。航空发动机燃烧室燃气温度高达1500-2000℃，燃烧室壁材料需承受800-900℃甚至1100℃以上高温。
2022年中国高温合金产量约4.2万吨，需求量约7万吨，产能缺口约2.8万吨。按高温合金均价30万/吨测算，市场规模约200亿元。国内竞争格局呈现头部集中特征：钢研高纳产量约2万吨/年，抚顺特钢约8000吨/年，西部超导规划产能6000吨，图南股份约5000吨/年。高温合金行业具有较高技术壁垒，海外呈现寡头垄断结构，我国对部分高温合金牌号实行进口封锁。
碳纤维复合材料——战略新兴材料
表：常见金属和非金属材料力学性能对比| 材料种类 | 密度（g/cm³） | 拉伸强度（MPa） | 比强度（m） | 比模量（m） |
|---|
| 高强度钢 | 7.8 | 1000 | 12800 | 2564 |
| 钛合金 | 4.5 | 942 | 21025 | 2564 |
| 碳纤维复合材料 | 1.8 | 3500 | 200000 | 13143 |
| 高模量型碳纤维 | 1.6 | 4200 | 270000 | 270000 |
碳纤维密度仅为钢的不到1/4，拉伸强度是钢材的3-5倍，比强度、比模量远超高强度钢和钛合金。2023年中国碳纤维总需求69,075吨，其中国产供应53,000吨占76.7%，进口量同比降低45.4%。航空航天应用碳纤维需求8000吨，占11.6%。中国碳纤维产能达138,330吨，中复神鹰、吉林化纤集团为全球产能重要贡献者。
与全球对比，中国在航空航天高端碳纤维应用领域仍远低于世界平均水平，主力需求的商用航空应用刚起步。碳纤维长期被美日垄断和禁运，国产碳纤维用量历史上首次大幅超越进口量，是中国碳纤维产业取得的重大成就。光威复材、中简科技、中复神鹰、吉林化纤集团等企业持续扩产，2024年有望实现更大规模生产。
