大国航天“心脏”材料,商业航天引爆千亿高温合金黄金赛道!
1、火箭发动机用高温合金行业概述
根据《战略性新兴产业分类(2018)》(国家统计局令第23号),“火箭发动机用高温合金”属于 “3.2.2 高性能有色金属及合金材料” 中明确列出的 高温合金 类别,是国家认定的关键战略材料。其用于航空航天发动机热端部件(如推力室、涡轮泵等),能在600℃以上高温及复杂应力环境下长期可靠工作,符合该分类的技术特征和应用定位。
中国火箭发动机用高温合金发展历经三个阶段。奠基期(1960s-1980s):以满足“两弹一星”工程需求为起点,以仿制苏联牌号为主,建立了抚顺特钢、航材院等首批研制生产基地。自主突破期(1990s-2010s):伴随长征系列火箭发动机的独立研制,成功开发出具有自主知识产权的GH系列、K系列等牌号,支撑了从常温到液氢液氧发动机的全谱系发展。创新与融合发展期(2010s至今):以商业航天崛起和新型大推力发动机研制为标志,需求呈现“高性能”与“低成本”双重导向,民营资本与技术力量(如图南股份等)开始进入,行业步入军民深度融合、市场与创新双轮驱动的新阶段。
目前,中国已形成涵盖科研院所(如航材院)、国有特钢企业(如抚顺特钢)及专业化上市公司(如钢研高纳、图南股份) 的产业主体。在液氧煤油发动机用高温合金上实现自主保障,但在高性能单晶叶片、粉末冶金盘件等最尖端领域仍与国际领先水平存在差距。受益于商业航天爆发,行业正从 “小批量、多品种”的科研定制模式,向“规模化、稳定化”的工业级供应模式转型,产能扩建与工艺优化成为当前焦点。
2、火箭发动机用高温合金产业链总结及影响
产业链总结:本行业产业链清晰,上游是镍、钴、铬、铼等战略金属矿产及高纯原料供应商;中游是高温合金的熔炼、铸造、锻造、轧制及零部件精密加工企业,是技术附加值核心环节;下游是火箭发动机制造商,包括国家队(航天科技、科工集团)和商业航天公司(蓝箭航天、星河动力等),最终应用于运载火箭整机。
上游影响:上游原材料的价格波动与供应安全直接制约行业成本与稳定。例如,镍、钴作为主元素,其国际期货价格波动显著影响合金生产成本。更为关键的是,铼等稀有战略金属几乎完全依赖进口,构成供应链的潜在“卡脖子”风险。因此,上游资源的自主可控、废料回收技术以及寻找替代元素,是保障产业链安全的关键课题。
下游影响:下游需求是行业发展的直接引擎。一方面,国家重大工程(如载人登月、深空探测)牵引着材料向极限性能突破;另一方面,商业航天对低成本、高可靠、快速迭代的追求,倒逼中游材料企业优化工艺、降低成本、提升交付效率。可回收发动机技术路径的确立,更对材料的抗疲劳、长寿命性能提出了前所未有的要求,深刻改变着材料研发的方向。
3、火箭发动机用高温合金行业技术水平及特点
技术水平:我国已系统掌握第一、二代变形和铸造高温合金的工业化制备技术,并成功应用于现役主流火箭发动机,实现了自主保障。在代表尖端水平的单晶高温合金领域,已具备第二代单晶叶片的工程应用能力,并在第三代单晶合金的实验室研制上取得突破,但在最高工作温度、长期组织稳定性及大尺寸铸件成品率方面,与国际最先进水平仍存在一定差距。在粉末冶金盘件等更为前沿的领域,尚处于从研制向批量应用的过渡阶段。
行业特点
资料来源:普华有策
4、火箭发动机用高温合金行业竞争格局
全球竞争格局呈现高度集中与寡头垄断特征。美国凭借先发优势,形成了以PCC(已被伯克希尔收购)、ATI、豪梅特等巨头为主导的产业生态,其产品深度嵌入SpaceX(猛禽发动机)、蓝色起源(BE-4发动机)等公司的供应链,并通过技术标准和专利构筑了极高壁垒。欧洲则以英国罗尔斯·罗伊斯、德国MTU等发动机公司内部的材料体系为代表,呈现出技术与市场一体化特征。
中国竞争格局是典型的 “双轨并行、分层竞争” 局面。第一梯队(国家队主力):以钢研高纳(研发与精密铸造龙头)、抚顺特钢(变形合金棒材核心)、航材院(前沿研发与标准制定)
为代表,承担国家重大专项,技术积淀深厚,是型号装备的“基本盘”。第二梯队(市场化生力军):以图南股份(精密铸件核心供应商)、西部超导(关联高端钛合金)、隆达股份等上市公司为代表,凭借灵活机制、快速响应能力和资本助力,积极切入商业航天供应链,并在部分细分产品上形成替代能力。当前,国家队仍主导高端领域,但民企在商业化、低成本路径上展现出强大活力,两者在竞争中融合的趋势日益明显。
5、驱动火箭发动机用高温合金行业发展的核心因素
驱动火箭发动机用高温合金行业发展的核心因素
资料来源:普华有策
北京普华有策信息咨询有限公司《“十五五”火箭发动机用高温合金行业深度研究及趋势前景预测专项报告》构建了火箭发动机高温合金行业的全景分析框架。开篇明义,对行业进行官方界定并梳理其从仿制到自主创新的发展历程。报告核心部分深入剖析了产业链结构,阐明上下游的互动与影响;描绘了 “国家队主导、民企追赶”的竞争格局,对比国内外重点玩家。系统阐述了由政策、需求、技术、资本构成的核心驱动因素,并预判了向高性能、低成本、智能化演进的发展趋势。报告详细解构了行业高企的技术壁垒与认证壁垒,评估了当前技术水平与特点。全文贯穿对 “十四五”规划、中央经济工作会议精神、AI及新场景的前沿解读,旨在为决策者与投资者提供战略洞察。