（报告出品方/作者：信达证券，娄永刚、*礼恒）
金属粉末：高端材料，千亿市场
金属粉末是实现非标冶金产品规模化生产的基础
金属粉末是指尺寸小于1mm的金属颗粒群，包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末，是粉末冶金的主要原材料。粉末冶金是以金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)为原料，经成形和烧结过程制造金属材料、复合材料以及多种不同类型制品的工艺方法。因此，金属粉末是伴随着粉末冶金技术发展起来的，金属粉末的应用领域拓展离不开粉末冶金技术的不断革新。粉末冶金技术所带来的重要变革主要体现在两个方面：（1）开发新型材料和关键制品的先进技术。年开发出的粉末冶金延性钨丝，为人类社会带来了光明。年硬质合金的问世，将金属切削加工效率提高几十倍甚至上百倍，为切削加工、采掘钻探以及其它加工业带来革命性变革。20世纪30年代以来，基于粉末冶金技术开发的难熔金属、电触头材料和磁性材料(包括稀土永磁材料)，为电气化系统和通讯设备提供关键器材和元件。（2）生产高性能金属机械零件的先进成形工艺。由于粉末冶金技术能实现材料的近净成型，具有原材料利用率高(约95%)、生产效率高、节能环保的优势，能够直接生产形状复杂高精度的高性能粉末冶金产品。世界范围内的粉末冶金机械零件产业发展迅速，确立其作为现代制造业的重要组成地位。
当前，以新一代信息技术、新能源、智能制造等为代表的新兴产业快速发展，对材料提出了更高要求，如超高纯度、超高性能、超低缺陷、高速迭代、多功能、高耐用、低成本、易回收、设备精良等，对新材料的研发提出更高要求。新材料产业向绿色化、低碳化、精细化、节约化方向发展。物联网、人工智能、云计算等新一代信息技术和互联网技术的飞速发展，以及新型感知技术和自动化技术的应用，推动新材料产业研发进程不断加快，为金属粉末带来了前所未有的发展机遇。金属粉末广泛应用于汽车、航空航天、电子、机械和建筑等领域，在产业升级和绿色制造的大时代背景下，各领域对高精度和轻量化组件的需求正在快速增长。汽车和航空航天行业在提高对轻量化零部件的需求方面走在前列，为消费者提供节能解决方案。传统的生产方法无法生产这种轻量化且高精度的部件，但先进的粉末冶金工艺，如金属粉末注射成型（MIM）、金属粉末增材制造（3D打印）等工艺能以相对较低的生产成本高效地生产此类非标组件。
粉末冶金技术的不断提升，推动粉末冶金产品的应用领域不断向高端市场拓展。新能源汽车、光伏、风电、储能、航空航天、通信、医疗等新兴领域快速发展，又对高性能、低成本的定制化、个性化的新材料及部件需求大幅提升。而粉末冶金技术的进步可以助力低端同质化产品的规模化生产向高端定制化产品规模化生产升级。所谓的规模化生产不仅是产能规模的扩大，而是生产效率的提升，进而节约能源并降低成本。金属粉末是实现非标冶金产品规模化生产的基础。
金属粉末剑指千亿市场
据PMR公司(PersistenceMarketResearch)，尽管遭遇了新冠疫情，金属粉末全球销售在-年期间依然维持3.4%的复合增长率，年金属粉末全球市场规模达到89亿美元。由于新能源汽车、光伏、储能、航空航天等领域更喜欢先进的制造工艺，以减少时间、成本和劳动力，同时提高生产效率，金属粉末的需求预计将在-年经历更高的增长，预计全球市场规模将从年的95亿美元增至年的亿美元，年均复合增长率（CAGR）为7.4%。美国是金属粉末最大的消费国，其次是中国。PMR预计年美国的市场规模将达到27亿美元，北美市场占比达30.9%。各种技术进步和尖端制造技术的迅速采用将促进美国金属粉末需求快速增长。由于对高精度、耐用性和高强度组件的需求，PMR预计3D打印将在医疗保健和国防部门经历高速增长。中国是世界第二大经济体，同时是全球制造业大国，金属粉末在电子、汽车、航空航天、新能源、医疗等领域应用空间广阔，叠加产业升级和进口替代，中国的金属粉末市场规模有望进入加速扩张阶段。
金属粉末包括铝粉、铜粉、铁粉、镍粉、钛粉、钨粉、钼粉等，其中铁粉占比最大，PMR认为未来10年铝粉的需求增长最快，预计到年，铝粉将以10%的复合增速增长，主要原因是汽车和航空航天等行业为了为客户提供节能的解决方案，对轻量化和高精度组件的需求不断增长，推动了对铝金属粉末的需求。我们认为随着工艺进步及成本下降，钛粉的需求也将迎来高速增长，相比铝粉，钛粉性能更优，但成本较高。从粉末冶金工艺来看，增材制造（3D打印）将是未来市场潜力最大、增速最高的工艺技术。据BCCResearch，全球增材制造粉末冶金市场规模年预计为4.亿美元，到年达到11亿美元以上，复合年增长率(CAGR)为22.6%。其中北美地区-年从1.亿美元增长至3.亿美元（CAGR17.1%），亚太地区-年从1.亿美元增长至3.71亿美元（CAGR27.7%）。
据铂力特年报，年全球增材制造市场规模达到.44亿美元，相比年增长19.5%，过去4年（-）平均增长率为20.4%。其中3D打印服务占比41%，打印材料占比23.4%，打印装备占比22.4%，其他占比13.2%。年增材制造材料产业规模达到25.98亿美元，较年增长23.4%，占总产值的17%。增材制造专用材料被分为金属、光敏树脂、聚合物粉材、聚合物丝材等四类，其中金属原材料业务占比18.2%，光敏树脂占比25.2%，聚合物丝材占比19.9%，聚合物粉材占比34.7%。从下游应用领域来看，航空航天占比16.8%，消费类/电子产品占比11.8%，*府/*事占比6%，医疗占比15.6%，科研机构占比11.1%，建筑4.5%，汽车14.6%，能源7%，其他12.6%。未来，随着疫情逐渐平稳，增材制造产业仍将保持高速发展，工业级增材制造应用场景将继续增加，消费级增材制造将趋于平稳。美国、欧洲等国将持续对增材制造产业注能。3D打印在包括航空航天、汽车和医疗在内的垂直领域的潜力仍在增长。
金属粉末是最符合第一性原理的金属材料
主要通过粉末冶金工艺得以广泛应用
金属粉末是指尺寸小于1mm的金属颗粒群，是粉末冶金的主要原材料。小颗粒尺度界于1nm-1mm范围，1nm略等于45个原子排列的长度。金属粉末属于松散状物质，其性能综合反映了金属本身的性质和单个颗粒的性状及颗粒群的特性。金属粉末的性能一般可以分为化学性能、物理性能和工艺性能。化学性能是指金属含量和杂质含量，金属含量越多，表明金属粉末纯度更高，其化学性能也会更好；物理性能包括粉末的平均粒度和粒度分布，颗粒的形状、表面形貌和内部显微结构，金属粉末的粒度越细，其比表面积越大，制得的零部件具有烧结活性好、成型密度高、涡流损耗低的优势，将会提高零部件的机械性能，其在高频、大功率的电子、电力工作场景中得到广泛应用；工艺性能是一种综合性能，包括粉末的流动性、松装密度、成形性和烧结尺寸变化。金属粉末的性能在很大程度上取决于粉末的生产方法及制取工艺。
其中电子专用高端金属粉末不同于传统金属粉末行业，为符合下游电子元器件产品小型化、薄型化的要求，电子元器件用金属粉末粒径远小于传统的粉末冶金材料，其制造工艺也有明显差异，生产成本也远非普通的粉末冶金材料可比。按照组分分类，金属粉末可以分为单一金属粉末和合金粉末。单一金属粉末分为铁粉、铜粉、铝粉、镍粉、钛粉、铅粉、锡粉、钴粉、铬粉、银粉等，被广泛应用于粉末冶金结构零件、金刚石工具、磁性材料、摩擦材料电池等下游领域。合金粉末有铁基合金粉、镍基合金粉、铜基合金粉等，以铁硅合金粉末为例，铁硅粉末具有球形度好、流动性高的特征，相应制备的磁粉芯具有低功率损耗、高直流叠加特性和频率及温度稳定性，广泛应用于电动汽车直流充电桩、太阳能光伏逆变器、大功率APF有源滤波器和混合电抗器中。此外，金属粉末还可以按照生产工艺分为电解粉、还原粉、雾化粉、羰基粉、破碎粉等；按照应用分为软磁粉末、高温合金粉末、3D打印专用粉末、电子专用粉末等。
金属粉末常通过传统粉末冶金、注射成型、增材制造等工艺生成结构件或功能件，也可直接应用于各行各业。随着粉末冶金技术的不断发展及下游应用领域的持续扩张，金属粉末在不同领域的应用占比将持续增加，且终端应用不断拓展。伴随着注射成型、3D打印等新型技术逐步落地，并且在企业成本及环保双重压力下，粉末冶金工艺优势不断显现，粉末冶金在航空航天、高端装备及医疗器械等终端应用领域市场广阔。
铁基粉末占比最大，其他粉末百花齐放
铁基粉末是金属粉末行业中最为重要的粉末品种，以铁基粉末为代表的金属粉末是一种新型产业原材料，属于制造业重要原材料领域，对中国制造业实现高端突破，完成产业转型具有重要的战略意义。铁基粉末是金属粉末行业中最为重要的粉末品种，铁基粉末行业下游应用主要包括粉末冶金制品、金刚石工具、磁性材料、热喷涂、冶金辅料及焊材领域，终端应用包括交通工具、家用电器、电动工具、3C电子及医疗器械等众多行业。伴随金属粉末制备工艺的不断提升，金属粉末终端应用不断拓展。以下游粉末冶金制品行业为例，伴随注射成型、3D打印等新型技术逐步落地，并且在企业成本及环保双重压力下，粉末冶金工艺优势不断显现，粉末冶金在航空航天、高端装备及医疗器械等终端应用领域市场广阔。随着下游应用行业的快速发展以及金属粉末应用领域的不断拓展，金属粉末行业迎来了快速发展期。根据中投产业研究院发布的《-年中国金属粉末行业深度调研及投资前景预测报告》，-年，中国金属粉末销售量呈增长态势。年，中国金属粉末销售量为73.61万吨，其中钢铁粉末总销量为67.9万吨，占比90%以上。-年中国铜基金属粉末销量同样逐年增长，销量从4.21万吨增长至5.71万吨，CAGR为4.4%。
铁基粉末主要有雾化铁粉、还原铁粉、羰基铁粉、合金钢粉等。铁基粉体下游应用广泛，按照使用方式的不同可以分为结构性材料与功能性材料两大类：结构性材料指将金属粉体通过传统压烧或新型工艺（如注射成型、3D打印技术）制成承受外力的结构零件，而功能性材料指利用金属粉体特殊的物理/化学性能，形成功能元件的特殊物理/化学性能。
国内铜基粉末材料多数应用于粉末冶金零部件、超硬工具、高铁动车组闸片等领域，随着制备技术的逐步完善以及产品质量的进一步提高，铜基金属粉末材料已被广泛应用于更丰富的领域。近年来，导热导电材料、高铁刹车片、化工催化剂、增材制造等应用领域的发展促进了铜基粉末销量的增加，铜基粉末产业技术得到提升，自动化程度提高，产品系列化逐步完善，满足了不同领域的要求。根据中国钢协粉末冶金协会统计数据，年中国铜及铜合金粉末总销量为5.71万吨，总产能超7万吨。国内年产能超过吨的企业共有9家，市场集中度较高。随着下游应用领域的不断扩张，铜基粉末市场仍有较大发展空间。
传统的金属粉末以铁基粉末和铜基粉末为主，但随着粉末冶金工艺的升级和新能源、航空航天等领域需求的爆发，其他金属粉末近几年也快速发展，尤其是金属3D打印等技术的崛起带动了包括钛粉、铝粉、镍粉、钴粉、锡粉、铬粉在内的其他金属粉末百花齐放。金属粉末多年来主要被欧美日俄等发达国家的龙头企业垄断，中国企业普遍是年之后才开始在金属粉末领域布局和发力。近几年中国金属粉末企业快速崛起，在多粉末多领域进行国产替代。
3D打印金属粉末迈入加速成长期
增材制造（3D打印）专用材料是增材制造行业重要的细分市场，材料的品类和品质在很大程度上决定增材制造产品及服务的质量。近年来，Stratasys、3DSystems、EOS、惠普等增材制造行业领*企业以及巴斯夫、杜邦等材料企业纷纷加大对增材制造材料领域的业务布局，相关研发创新活动日趋活跃。中国增材制造材料细分市场中，金属材料占整体的比重显著高于全球。年中国增材制造材料细分市场中，金属材料市场规模为15.56亿元，占比为38%，显著高于全球市场18.2%的占比。
目前，增材制造技术最为主要的下游应用领域主要涵盖汽车制造、航空航天、生物医疗等。伴随着上述领域技术和产品持续推陈出新与升级换代，研发周期不断缩短，制造工艺难度不断提高，对复杂精密构件的制造也提出了更高的要求，要求具备高效、高性能复杂精密构件的快速制造能力，以及大型复杂结构件的直接制造能力，传统制造技术难以满足。增材制造技术能够实现高性能复杂结构零件的无模具、快速、全致密近净成形，逐步成为应对上述领域技术挑战的最佳技术途径。此外，增材制造技术也可满足航空航天、武器装备、汽车零部件轻量化、一体化、拓扑优化设计和加工要求，降低生产成本。增材制造技术的应用广度和深度也在不断扩展和延伸。全球市场范围内，消费品/电子、能源等行业中越来越多的企业纷纷将其作为技术转型方向，用于突破研发瓶颈或解决设计难题，助力智能制造等新型制造模式。根据WohlersAssociates,Inc.发布的数据，年全球增材制造最大的下游应用领域为汽车工业，占比16.4%，消费品/电子领域应用占比为15.4%，航空航天领域应用占比为14.7%，其后为医疗/牙科、学术机构、能源、*府/*工、建筑等行业。
新型、高品质增材制造用金属粉体材料的市场需求将呈现快速增长态势。当前，中国正处于经济结构转型升级的关键时期，新技术、新产业、新模式的涌现驱动制造业持续发展。近年来增材制造在航空航天、武器装备、汽车制造，生物医疗等领域逐步成为复杂结构件研制与生产的核心技术。但是，目前可应用于上述领域的增材制造用金属粉体材料的种类和数量依然不足，产品品质和成本难以满足日益发展的制造需求。因此，新型、高品质增材制造用金属粉体材料的市场需求将呈现快速增长态势。此外，部分新型、高品质粉末材料如耐更高温度高温合金粉末、轻质高强铝合金、镁合金等仍然高度依赖进口，甚至面临某些先进材料国家的技术封锁、禁运等。因此，加强新型、高品质增材制造金属材料的自主研发和独立创新势在必行。增材制造用金属粉末涉及材料种类较多，包括钛合金、铝合金、铜合金、高温合金、模具钢、不锈钢、钴铬合金、难熔金属等。其中，年钛合金的用量最大，应用占比超过50%；高强度、高韧性铝合金粉末逐步引起越来越多生产商的兴趣，应用占比约20%，未来市场潜力巨大；镍基、钴基、铁基等高温合金材料在增材制造中的批量应用也将成为未来行业重点