新材料篇：飞机船舰关键材料，国产崛起势不可挡

 

引言

新材料是指新出现的或正在发展中的，具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料；作为高新技术的基础和先导，新材料的应用范围极其广泛。军工新材料对国防科技和国民经济的发展具有重要的推动作用，在某种程度上是国防力量强弱的一种表征。作为武器装备的物质基础和技术先导，军工新材料是决定武器装备性能的重要因素，也是拓展武器装备新功能，取得和保持武器装备竞争优势的原动力。

国防军工对于国家安全、国计民生的重要性毋庸赘言。尤其在目前中美贸易摩擦不断，地缘政治错综复杂的背景下，军工发展的紧迫性和战略意义也一目了然。

根据我们的观察，每个“五年计划”的后两年，军工企业的业绩通常会加速上升、二级市场的股价也相应走强。这也符合“五年计划”的基本实施方案：一般每个“五年计划”的前期是五年目标制定、相关军工装备的研发与定型阶段；而后期则是已定型装备的集中放量期，此阶段国防预算会加速使用。由此推测，“十三五”后期，即2019-2020年，可能出现军工企业营收和净利润加速上升的情况。

除了“五年计划”后期的规律性放量，这个时点的不同还在于新一代军工装备的集中放量期正在到来。受到2016-2017年军改的影响，部分武器装备订单被推迟，待军改逐渐完成后，装备订单可能出现补偿式增长。经过多年潜心研发，中国新一代重要军工装备在2016-2018年初集中入役，包括国产航母、大型运输机运-20、第四代战斗机歼-20、新型直升机、呼伦湖号大型补给舰、万吨级驱逐舰等。这些均属于军队战斗序列中具有重大战略意义的装备，这种大规模、多型号的装备升级在中国军队历史上也较为罕见，2019-2022年军工装备有望迎来高速放量增长。

按照“微笑理论”，微笑嘴型的一条曲线，两端朝上。在产业链中，附加值更多体现在两端，处于中间环节的附加值最低。如果把军工产业链分为原材料、零部件、分系统和总装厂这四个环节，从盈利能力上来讲上游的材料环节相对偏高。受限于军品定价机制，军工产业链下游环节的营业利润率基本被锁定在5%左右，而材料端则更加市场化，并且技术附加值普遍偏高，营业利润率平均在15%左右。

图表：军工产业链及各环节营业利润率

资料来源：wind，方德信整理

军工材料领域有较宽的护城河，相关优质企业地位稳固。兵器装备执行任务时，所需条件大都比较严苛，对材料要求较高。材料生产制造企业必须须谙熟材料制备中的元素成分配比、加工工艺等技术环节，同时需要大型固定资产的投入，特定牌号的材料从工艺研发到通过验收，再到稳定量产往往需要5到10年时间。由此可以看出，军工材料在全产业链中具有相当高的技术壁垒，新进入者不易在短期内抢夺市场份额。根据军民融合网的统计，截至2017年在民参军企业中材料类仅占24%，而下游配套类占比76%。

如何筛选投资价值高的军工材料，我们确定了三个原则：

1. 品种的下游需求端主要为目前国家重点发展的空军和海军。

2. 品种应用于军工装备的关键部件，有一定的技术壁垒，不会被快速复制。

3. 国内参与该项产业的企业不多。

军工材料从大类上可以分为结构型和功能型，结构材料主要用来做军工装备的承力构件，典型的如飞机机身及舰船船体所用的各类合金（高强合金钢、钛合金、镁合金等）、航空发动机所用高温合金、特种结构陶瓷、复合材料（按基体分为金属基、陶瓷基、聚合物基等）等；功能材料主要用来实现非力学功能，如吸波隐身材料、红外光学材料、耐磨材料等。

图表：军工材料分类

如果将钛材工业分支单独列示，可以简化为：钛矿-采矿-选矿-钛精矿-富集-富钛料-氯化-粗TiCl4-精制-纯TiCl4-镁还原-海绵钛-熔铸-钛锭-加工-钛材。

钛材即钛加工材，是指海绵钛（或海绵钛加合金元素）经熔炼形成钛铸锭，再经锻造、轧制、挤压等塑性加工方法将铸锭加工成材。

图表：钛材按照不同的标准分类

资料来源：公开资料，方德信整理

第二节 钛行业市场情况

一、钛供给

中国的钛工业始于上世纪五十年代。五十年代中期，开始钛及钛合金的探索研究；六十年代初，开始了钛的半工业化生产；六十年代中期，实现了海绵钛和钛材的批量化生产。当前中国海绵钛和钛加工材产量均位居世界第一。近十年，在国民经济高速增长的拉动下，中国钛工业整体呈增长趋势。2018年中国海绵钛产量达到7.50万吨，中国钛材产量达到6.34万吨。

图表：2008-2018年中国海绵钛及钛加工材产量

资料来源：中国有色金属工业协会钛锆铪分会，方德信整理

二、钛需求

2008年以来，中国钛材的需求总体上呈上升趋势，2011年钛材市场达到阶段性高点，其后国内钛材需求开始下滑，中国钛工业出现结构性产能过剩，航空用高端钛材供不应求，民用中低端钛材产能严重过剩。近年来年，在高端化工、航空航天、船舶和电力等行业需求带动下，我国钛加工材需求创历史新高。

图表：2008-2018年中国钛加工材需求量

资料来源：中国有色金属工业协会钛锆铪分会，方德信整理

中国钛材消费结构与全球相比最主要的差别在航空领域，全球范围内航空用钛材始终占据钛材总需求的50%左右，而国内航空用钛材的比例仅为18%，航空用钛材市场还存在较大潜力，随着国内军用飞机的升级换代和新增型号列装，以及商用飞机通过适航认证后的产能释放，未来高端钛合金材料市场空间广阔。

图表：2018年中国各应用领域钛加工材料使用量所占比例

资料来源：中国有色金属工业协会钛锆铪分会，方德信整理

三、航空领域市场

1、军用市场

我国军用飞机数量存在较大增长潜力，军用高端钛合金材料空间巨大。

尽管和平与发展是当今世界的主题，但是我国面临的安全形势仍然严峻，特别是近年来我国周边海域纷争不断，积极推进国防和军队的现代化建设意义重大。近年来中国军费支出持续增长，2008年中国军费预算支出为4178亿元，2019年增至11899亿元，年均复合增长率为9.98%，远高于同期GDP的增长速度。可以预见，未来我国对军用飞机特别是新型战机的需求巨大。

图表：2008-2019年中国军费预算支出

资料来源：财政部，方德信整理

根据Flight global发布的《World Air Forces 2019》，截至2018年末，全球现役军用飞机总计53953架，其中，美国排名居前，拥有军用飞机13398架，我国拥有的各类军用飞机3187架，排在俄罗斯之后，位居世界第三。目前中美空军战机数量差距较大，仅从飞机数量的角度考虑，若要达到美国空军当前水平，未来几年中国军用飞机服役数目将呈现不断增长态势；此外随着近年来我国军用飞机的升级换代，以及国家对于军费支出的增加，国防军工对于高端钛合金的需求也会逐步稳定增长。

图表：2018年各国军用飞机现役数

资料来源：World Air Forces 2019，方德信整理

钛合金对于减轻结构重量、提高结构效率、改善结构可靠性、提高机体寿命、满足高温及腐蚀环境等方面具有其他金属不可替代的作用，其应用水平成为衡量飞机结构选材先进程度的重要指标，是影响军用飞机战技性能的重要方面。自20世纪60年代末以来，军用飞机的用钛量逐年增长，当前欧美设计的各种先进战斗机和轰炸机中钛合金用量已经稳定在20%以上。

图表：国外主要战斗机钛用量占比

资料来源：飞机钛合金结构设计与应用，方德信整理

新型战斗机用钛量不断提升，美国F-22战斗机用钛量高达41%。F-22战斗机是目前世界上具有代表性的第四代战斗机，具有超音速巡航、隐身、非常规机动等先进战技性能，这对机体结构的高可靠性、轻质、长寿命等均提出了很高的要求，为了满足该机战技性能要求，除了采用先进的设计技术外，还必须采用综合性能优良的材料以及先进的工艺制造技术。大量选用钛合金、提高先进钛合金的应用水平就是重要措施之一。

新型战斗机用钛量不断提升，即使不考虑军用飞机列装数量的上升，仅考虑军用飞机的升级换代即为高端钛合金材料带来巨大市场空间。

2、民用市场

民用飞机用钛量不断提升带动对高端钛合金的需求不断增长。

减轻飞机重量、增加运载能力、降低油耗是航空公司选择飞机的重要依据，提高钛材用量对于未来民用客机的开发具有重要意义。从两大国际飞机制造商的数据来看，波音和空客主要机型的用钛量逐步提高。

图表：主要民用客机钛用量占比

资料来源：中国钛合金材料及应用发展战略研究，方德信整理

航运市场景气度提升，亚太民航市场需求增长潜力巨大。

由于亚洲地区航运需求快速增长，亚洲的航空公司盈利水平目前位居全球领先地位，这将大大提升亚洲地区对飞机数量的需求。波音公司预计亚太地区需求占到未来20年全球新增飞机数量的39.62%，稳居世界第一大民用飞机需求市场。根据中国商用飞机有限责任公司发布的《中国商飞公司市场预测年报（2018-2037）》，未来20年中国将交付9008架客机，价值约1.3万亿美元（约8.7万亿人民币）。

图表：2018-2037年全球民用飞机市场需求分布