新材料迈向“高端制造”的基石
新材料产业被提升到战略重要地位
材料工业是国民经济的基础产业。新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。“十三五”时期，是我国材料工业由大变强的关键时期。加快培育和发展新材料产业，对于引领材料工业升级换代，支撑战略性新兴产业发展，保障重大工程建设，促进传统产业转型升级，构建国际竞争新优势具有重要的战略意义。
《制造2025》将新材料作为十大重点领域。《制造2025》大力推进新材料产业发展，力争在2025 年以前使我国新材料产业进入一流强国行列。报告把特种金属功能材料、高性能结构材料、功能性高分子材料、特种无机非金属材料和先进复合材料为发展重点，积极发展军民共用特种新材料，加快技术双向转移转化，促进新材料产业军民融合发展。
材料工业具有较强的通用性，军民转换障碍较小，这使其在“军转民”和“民参军”两个方向上均有较好的发展前景：在“军转民”方向上，十大军工集团和军工科研院所拥有先进的新材料技术，若将这些先进的材料技术用于民品市场，将显着提高我国制造业的整体水平；在“民参军”方向上，材料工业对保密性要求不太高，经营能力强的民营企业可以较为顺利的进入军工市场，提高军工新材料市场的整体效率。为此我们将重点挖掘军工新材料领域的投资机会。
新材料种类
资料来源：《新材料十二五规划》
军工新材料
1高温合金
高温合金又称超合金，是指在600℃以上温度环境中，依然具有抗氧化性、抗腐蚀性、抗疲劳性和韧性，面对复杂应力(热疲劳、松弛、蠕变)仍然能按设计正常工作的金属材料。高温合金发源于一战时期，在二战时期主要用于涡轮喷气发动机，随着航空发动机的不断进步，其物质成分、制作工艺、性能也在不断的改进。目前，高温合金主要有变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金、ODS 高温合金和金属间化合物高温合金。其中，变形高温合金和铸造高温合金运用为广泛。
高温合金主要运用于航空发动机、燃气轮机、单晶高温合金叶片、核反应设备领域，其中航空航天领域占据了50%以上的份额。在国际先进航空发动机中，高温合金约占总重量的40~60%；研究表明，航空发动机推重比的提高，50~70%的贡献来自于高温材料和其相关制备技术。预计2015 年到2020 年高温合金的市场总规模接近700 亿。
高端高温合金被国外垄断
高温合金尖端技术与国际先进水平差距较大。目前高温合金年产量约为30 万吨，产值约100 亿美元，能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50 家，主要集中在美国、欧洲、日本和。而且各国将高温合金视为军事战略物资，出口较少，且垄断高端技术。目前在尖端技术上与国际水平相差甚远，部分高端精密高温合金部件被国外垄断，高端先进的高温合金需要进口，同时在生产工艺上较落后，产品合格率较低，成品质量也较差。
国内高温合金市场较为分散
钢研高纳（300034）和抚顺特钢（600399）是国内高温合金龙头。在国内，目前消耗量大的变形高温合金主要由抚顺特钢、钢研高纳、宝钢特钢、长城特钢等企业生产，此类企业善于生产大批量、通用型、结构较为简单的产品。铸造高温合金主要是由钢研高纳、中科院金属所和航材院以及各发动机厂专属精铸件厂生产，前三者主要是承接发动机厂对外委托的精铸件业务。抚顺特钢和钢研高纳是两个方向的龙头企业，两者在变形高温合金业务上有一定竞争，但总体发展方向不同。抚顺特钢以提高产量降低成本为发展方向；钢研高纳走研发加产业化道路，产品更高端更具针对性。
图1：高温合金制成的航空发动机单晶叶片
资料来源：钢研高纳官网
图2：高温合金一半以上用于航空航天
2复合材料
复合材料是由两种或多种性质不同的材料通过物理和化学复合，在宏观和微观上组成具有新性能的材料。多种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
先进复合材料具有高比强度、高比模量、耐烧蚀、抗侵蚀、抗核、抗粒子云、透波、吸波、隐身、抗高速撞击等一系列优点，是国防工业发展中重要的一类工程材料。常见材料如碳纤维、玻璃纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等。大体分为：树脂基、金属基、陶瓷基和碳-碳复合材料。
复合材料在军工领域中主要用于飞行器结构材料。目前先进的战机上复合材料用量已经达到40%，在空客近推出的A350 飞机上复合材料用量更是高达52%。预计未来5 年军用航空市场需求量达到10.2万吨，市场空间超过200 亿元；未来20 年民用航空市场需求量达到35.4 万吨，市场空间超过700 亿元。
我国复合材料技术与先进水平差距较大
复合材料总产量已超过1,000 万吨，其中美国占据位置，占产量的28%。的复合材料技术与水平存在相当大的差距，特别是碳纤维方面。
图3：碳纤维材料和复合材料打造的X-45 无人机
资料来源：环球军事
3钛合金
钛合金具有较高的抗拉强度，较低的密度，优良的抗腐蚀性能，在300~550℃温度下有一定的高温持久强度同时具有很好的低温冲击韧性，是一种理想的轻质结构材料。
钛合金在航空工业中的应用主要是制作飞机的机身结构件、起落架、支撑梁、发动机压气机盘。它在F-22 飞机上的用量占结构重量的41%，在波音787 上用量达到15%，在A320 上的V2500 发动机上的用量达到31%。预计未来5 年我国军用航空领域的钛合金市场规模为142 亿元，未来20 年民用航空领域的钛合金市场为265.5 亿元。
我国航空用钛量仅占钛合金市场10.9%，而美国已经达到70%，钛合金市场也达到了43%。目前我国非航空钛合金市场已经接近饱和，未来航空用钛材料是钛合金产业的主要增长点。
4超材料
超材料作为独立的学科始于2001 年，是一项在国际上热门的新兴交叉学科，因其可以实现负折射率、电磁隐身衣等奇特功能，两次入选美国《科学》杂志“十大科技突破”，并于2010 年被美国《科学》杂志评为过去十年中人类重大的十项科技突破之一。
自然界材料由原子电子的规律排布组成，具有固定的电磁参数，无法人为改变。超材料是一种由材料构成的“材料”。其中，介于宏观和微观之间的结构是超材料的基本组成单元。超材料技术是一种材料逆向设计技术，具有超越自然界材料电磁响应极限的特性，包括：
可设计电磁参数电磁参数任意可调可设计的非均匀分布可设计的各向异性响应
超材料技术的核心关键就是对电磁波传播的人为设计、任意控制。通过超材料对电磁波的响应，我们可以利用超材料任意控制电磁波传播的方式。超材料可以超越自然界，让电磁波往法线同一侧折射，这种材料叫负折射率超材料；可以让穿过它的电磁波发生极化的旋转；可以让远方传来的电磁波信号汇聚到一点；甚至可以实现科幻电影中的“隐身衣”，让电磁波像流水一样绕过物体，实现隐身功能。因此我们可以设计和制造在空间增益、波束偏折、极化旋转、吸收、透明等各方面的高性能超材料器件。
超材料可广泛应用于国防军工及智能装备等领域，超材料的国防应用主要集中在电磁领域。如超材料隐身技术、超材料特种天线、超材料雷达罩等；我国超材料雷达罩研制。雷达罩技术升级换代较快，目前已经进入了以相控阵、高隐身、超宽带和高超声速为特征的新技术时代。我国已有部分研究所在进行超材料雷达罩的研制，如中航工业特种所研制的“人工介质雷达罩”使我国成为继美、德之后第三个把超材料成功应用于飞机雷达罩的。
超材料已成为各国研究重点。超材料已成为国际军事热门技术，得到了各国政府、军工企业的重视，目前在研究领域杜克大学和伦敦玛丽皇后大学为，各个企业也在积极的研发超材料产品，其中以的光启(已将超材料产业注入龙生股份（002625）①实现上市)为代表，积极推进新材料技术的产业化。
图5：超材料已成为各国研究重点
附注：可穿戴式超材料智能结构市场即将进入爆发
龙生股份募投项目之一为可穿戴式超材料智能结构，可广泛应用于警用、反恐、安防、应急救援、野外作业(森林、边防、地质)、建筑、消防、娱乐体验等领域。
典型的可穿戴智能结构具有以下功能：
1.保护人体；
2.提升人体行进速度、跳跃高度、负重强度等基础动作机能；
3.实现人类对红外辐射、地质振动、电磁干扰等肉体难以察觉的环境状态的感知能力；
4.通过高速数据传输系统加强使用者与外界及海量数据库之间的互联协同能力；
5.增强人体健康状态监测和自我恢复能力。
市场即将进入爆发，市场空间约8.77 亿美元。根据调研公司ABI Research 预测，该细分领域市场规模在2010~2020 年间将以高达41%的年复合增长率发展，到2020 年该市场规模将达到8.77 亿美元。根据我国2013 年国防部白皮书披露，拥有陆军机动作战部队85 万人，仍是上规模大的陆军，军用机械外骨骼在我国市场空间巨大。
5超高强度钢
超高强度钢是屈服强度和抗拉强度分别超过1,200 兆帕和1,400 兆帕的钢，它是为了满足飞机结构对强度的高要求而研发的。超高强度钢大量用于制造火箭发动器压容器和一些常规武器。由于钛合金和复合材料在飞机上应用逐渐广泛，钢在飞机上用量有所减少，但是飞机上的关键承力构件仍采用超高强度钢。目前，在国际上有代表性的低合金超高强度钢300M，是典型的飞机起落架用钢。此外，低合金超高强度钢D6AC是典型的固体火箭发动机壳体材料。超高强度钢在不断提高韧性和抗应力腐蚀能力，未来会有更广泛的应用。预计2020 年超高强度钢年市场规模近10 亿。
我国超高强度钢技术水平处于第二阵营
上AF1410、HY180、Aermet100 等性能佳的钢铁都是美国研制生产的，目前性能好的超高强度钢性能与AF1410 相似，在断裂韧性与屈服强度两个指标上都处于先进超高强度钢的第二阵营。国内的超高强度钢产业格局非常简单，抚顺特钢占据了超高强度钢95%的市场份额。目前每年超高强度钢的需求量约为5,000 吨，抚顺特钢占据了95%以上的市场份额。预计2020 年超高强度钢需求量将达到12,000 吨，按8 万/吨的价格计算，目前每年市场规模为4 亿元，到2020 年市场规模将达到每年9.6 亿元。
图4：超高强度钢运用于飞机起落架和导弹壳体
资料来源：环球军事
投资建议
军工新材料是新一代武器装备的物质基础，也是当今军事领域的关键技术，是现代精良武器装备的关键，也是军民融合发展的重点领域。建议关注：
更多信息请关注复合材料信息网http://www.cnfrp.com！
材料工业是国民经济的基础产业。新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。“十三五”时期，是我国材料工业由大变强的关键时期。加快培育和发展新材料产业，对于引领材料工业升级换代，支撑战略性新兴产业发展，保障重大工程建设，促进传统产业转型升级，构建国际竞争新优势具有重要的战略意义。
《制造2025》将新材料作为十大重点领域。《制造2025》大力推进新材料产业发展，力争在2025 年以前使我国新材料产业进入一流强国行列。报告把特种金属功能材料、高性能结构材料、功能性高分子材料、特种无机非金属材料和先进复合材料为发展重点，积极发展军民共用特种新材料，加快技术双向转移转化，促进新材料产业军民融合发展。
材料工业具有较强的通用性，军民转换障碍较小，这使其在“军转民”和“民参军”两个方向上均有较好的发展前景：在“军转民”方向上，十大军工集团和军工科研院所拥有先进的新材料技术，若将这些先进的材料技术用于民品市场，将显着提高我国制造业的整体水平；在“民参军”方向上，材料工业对保密性要求不太高，经营能力强的民营企业可以较为顺利的进入军工市场，提高军工新材料市场的整体效率。为此我们将重点挖掘军工新材料领域的投资机会。
新材料种类
资料来源：《新材料十二五规划》
军工新材料
1高温合金
高温合金又称超合金，是指在600℃以上温度环境中，依然具有抗氧化性、抗腐蚀性、抗疲劳性和韧性，面对复杂应力(热疲劳、松弛、蠕变)仍然能按设计正常工作的金属材料。高温合金发源于一战时期，在二战时期主要用于涡轮喷气发动机，随着航空发动机的不断进步，其物质成分、制作工艺、性能也在不断的改进。目前，高温合金主要有变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金、ODS 高温合金和金属间化合物高温合金。其中，变形高温合金和铸造高温合金运用为广泛。
高温合金主要运用于航空发动机、燃气轮机、单晶高温合金叶片、核反应设备领域，其中航空航天领域占据了50%以上的份额。在国际先进航空发动机中，高温合金约占总重量的40~60%；研究表明，航空发动机推重比的提高，50~70%的贡献来自于高温材料和其相关制备技术。预计2015 年到2020 年高温合金的市场总规模接近700 亿。
高端高温合金被国外垄断
高温合金尖端技术与国际先进水平差距较大。目前高温合金年产量约为30 万吨，产值约100 亿美元，能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50 家，主要集中在美国、欧洲、日本和。而且各国将高温合金视为军事战略物资，出口较少，且垄断高端技术。目前在尖端技术上与国际水平相差甚远，部分高端精密高温合金部件被国外垄断，高端先进的高温合金需要进口，同时在生产工艺上较落后，产品合格率较低，成品质量也较差。
国内高温合金市场较为分散
钢研高纳（300034）和抚顺特钢（600399）是国内高温合金龙头。在国内，目前消耗量大的变形高温合金主要由抚顺特钢、钢研高纳、宝钢特钢、长城特钢等企业生产，此类企业善于生产大批量、通用型、结构较为简单的产品。铸造高温合金主要是由钢研高纳、中科院金属所和航材院以及各发动机厂专属精铸件厂生产，前三者主要是承接发动机厂对外委托的精铸件业务。抚顺特钢和钢研高纳是两个方向的龙头企业，两者在变形高温合金业务上有一定竞争，但总体发展方向不同。抚顺特钢以提高产量降低成本为发展方向；钢研高纳走研发加产业化道路，产品更高端更具针对性。
图1：高温合金制成的航空发动机单晶叶片
资料来源：钢研高纳官网
图2：高温合金一半以上用于航空航天
2复合材料
复合材料是由两种或多种性质不同的材料通过物理和化学复合，在宏观和微观上组成具有新性能的材料。多种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
先进复合材料具有高比强度、高比模量、耐烧蚀、抗侵蚀、抗核、抗粒子云、透波、吸波、隐身、抗高速撞击等一系列优点，是国防工业发展中重要的一类工程材料。常见材料如碳纤维、玻璃纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等。大体分为：树脂基、金属基、陶瓷基和碳-碳复合材料。
复合材料在军工领域中主要用于飞行器结构材料。目前先进的战机上复合材料用量已经达到40%，在空客近推出的A350 飞机上复合材料用量更是高达52%。预计未来5 年军用航空市场需求量达到10.2万吨，市场空间超过200 亿元；未来20 年民用航空市场需求量达到35.4 万吨，市场空间超过700 亿元。
我国复合材料技术与先进水平差距较大
复合材料总产量已超过1,000 万吨，其中美国占据位置，占产量的28%。的复合材料技术与水平存在相当大的差距，特别是碳纤维方面。
图3：碳纤维材料和复合材料打造的X-45 无人机
资料来源：环球军事
3钛合金
钛合金具有较高的抗拉强度，较低的密度，优良的抗腐蚀性能，在300~550℃温度下有一定的高温持久强度同时具有很好的低温冲击韧性，是一种理想的轻质结构材料。
钛合金在航空工业中的应用主要是制作飞机的机身结构件、起落架、支撑梁、发动机压气机盘。它在F-22 飞机上的用量占结构重量的41%，在波音787 上用量达到15%，在A320 上的V2500 发动机上的用量达到31%。预计未来5 年我国军用航空领域的钛合金市场规模为142 亿元，未来20 年民用航空领域的钛合金市场为265.5 亿元。
我国航空用钛量仅占钛合金市场10.9%，而美国已经达到70%，钛合金市场也达到了43%。目前我国非航空钛合金市场已经接近饱和，未来航空用钛材料是钛合金产业的主要增长点。
4超材料
超材料作为独立的学科始于2001 年，是一项在国际上热门的新兴交叉学科，因其可以实现负折射率、电磁隐身衣等奇特功能，两次入选美国《科学》杂志“十大科技突破”，并于2010 年被美国《科学》杂志评为过去十年中人类重大的十项科技突破之一。
自然界材料由原子电子的规律排布组成，具有固定的电磁参数，无法人为改变。超材料是一种由材料构成的“材料”。其中，介于宏观和微观之间的结构是超材料的基本组成单元。超材料技术是一种材料逆向设计技术，具有超越自然界材料电磁响应极限的特性，包括：
可设计电磁参数电磁参数任意可调可设计的非均匀分布可设计的各向异性响应
超材料技术的核心关键就是对电磁波传播的人为设计、任意控制。通过超材料对电磁波的响应，我们可以利用超材料任意控制电磁波传播的方式。超材料可以超越自然界，让电磁波往法线同一侧折射，这种材料叫负折射率超材料；可以让穿过它的电磁波发生极化的旋转；可以让远方传来的电磁波信号汇聚到一点；甚至可以实现科幻电影中的“隐身衣”，让电磁波像流水一样绕过物体，实现隐身功能。因此我们可以设计和制造在空间增益、波束偏折、极化旋转、吸收、透明等各方面的高性能超材料器件。
超材料可广泛应用于国防军工及智能装备等领域，超材料的国防应用主要集中在电磁领域。如超材料隐身技术、超材料特种天线、超材料雷达罩等；我国超材料雷达罩研制。雷达罩技术升级换代较快，目前已经进入了以相控阵、高隐身、超宽带和高超声速为特征的新技术时代。我国已有部分研究所在进行超材料雷达罩的研制，如中航工业特种所研制的“人工介质雷达罩”使我国成为继美、德之后第三个把超材料成功应用于飞机雷达罩的。
超材料已成为各国研究重点。超材料已成为国际军事热门技术，得到了各国政府、军工企业的重视，目前在研究领域杜克大学和伦敦玛丽皇后大学为，各个企业也在积极的研发超材料产品，其中以的光启(已将超材料产业注入龙生股份（002625）①实现上市)为代表，积极推进新材料技术的产业化。
图5：超材料已成为各国研究重点
附注：可穿戴式超材料智能结构市场即将进入爆发
龙生股份募投项目之一为可穿戴式超材料智能结构，可广泛应用于警用、反恐、安防、应急救援、野外作业(森林、边防、地质)、建筑、消防、娱乐体验等领域。
典型的可穿戴智能结构具有以下功能：
1.保护人体；
2.提升人体行进速度、跳跃高度、负重强度等基础动作机能；
3.实现人类对红外辐射、地质振动、电磁干扰等肉体难以察觉的环境状态的感知能力；
4.通过高速数据传输系统加强使用者与外界及海量数据库之间的互联协同能力；
5.增强人体健康状态监测和自我恢复能力。
市场即将进入爆发，市场空间约8.77 亿美元。根据调研公司ABI Research 预测，该细分领域市场规模在2010~2020 年间将以高达41%的年复合增长率发展，到2020 年该市场规模将达到8.77 亿美元。根据我国2013 年国防部白皮书披露，拥有陆军机动作战部队85 万人，仍是上规模大的陆军，军用机械外骨骼在我国市场空间巨大。
5超高强度钢
超高强度钢是屈服强度和抗拉强度分别超过1,200 兆帕和1,400 兆帕的钢，它是为了满足飞机结构对强度的高要求而研发的。超高强度钢大量用于制造火箭发动器压容器和一些常规武器。由于钛合金和复合材料在飞机上应用逐渐广泛，钢在飞机上用量有所减少，但是飞机上的关键承力构件仍采用超高强度钢。目前，在国际上有代表性的低合金超高强度钢300M，是典型的飞机起落架用钢。此外，低合金超高强度钢D6AC是典型的固体火箭发动机壳体材料。超高强度钢在不断提高韧性和抗应力腐蚀能力，未来会有更广泛的应用。预计2020 年超高强度钢年市场规模近10 亿。
我国超高强度钢技术水平处于第二阵营
上AF1410、HY180、Aermet100 等性能佳的钢铁都是美国研制生产的，目前性能好的超高强度钢性能与AF1410 相似，在断裂韧性与屈服强度两个指标上都处于先进超高强度钢的第二阵营。国内的超高强度钢产业格局非常简单，抚顺特钢占据了超高强度钢95%的市场份额。目前每年超高强度钢的需求量约为5,000 吨，抚顺特钢占据了95%以上的市场份额。预计2020 年超高强度钢需求量将达到12,000 吨，按8 万/吨的价格计算，目前每年市场规模为4 亿元，到2020 年市场规模将达到每年9.6 亿元。
图4：超高强度钢运用于飞机起落架和导弹壳体
资料来源：环球军事
投资建议
军工新材料是新一代武器装备的物质基础，也是当今军事领域的关键技术，是现代精良武器装备的关键，也是军民融合发展的重点领域。建议关注：
更多信息请关注复合材料信息网http://www.cnfrp.com！
