科技、工业、基础材料行业：商业航天拉动不锈钢及高温合金需求-260122（22页）.pdf

1、商业航天拉动不锈钢及高温合金需求华泰研究历史：铝合金占据主导地位，不锈钢与高温合金应用有限过去，在“固体/一次性液体火箭”的传统范式下，铝合金是火箭材料的绝对主角，不锈钢和高温合金长期处于配角。在箭体材料方面，铝合金长期占据绝对主导地位，经历铝镁、铝铜、铝锂的三代发展，广泛应用于箭体蒙皮、贮箱、级间段等大部分结构，而不锈钢材料的应用极为有限。在动力系统方面，固体火箭发动机燃烧室壳体材料大多采用超高强度钢，喷管采用碳/碳复合材料；在液体火箭时代的早期，由于对燃烧室室压、比冲和重复启停次数要求不高，高温合金仅应用于少量阀门、涡轮转子等部件。现状：材料体系在以铝为主的基础上向“不锈钢+高温合金”渗透

2、目前火箭材料处于“传统铝合金为主体、新材料加速渗透”的过渡期。一方面，铝合金仍是现役火箭主要方案；另一方面，在可复用技术带动下，结构与动力系统的新材料渗透已经开始显现。在结构端，不锈钢箭体开始在少数可复用火箭型号上试点应用，例如SpaceX星舰、蓝箭航天朱雀三号等，相较传统铝合金方案，不锈钢箭体结构生产周期能够缩短约40%。在动力系统端，液体火箭发动机成为发射主力，高温合金是其热端部件的关键材料，我们测算液体火箭发动机中高温合金平均用量为28%。未来：航天不锈钢与高温合金是火箭技术演进的大势所趋展望未来：1）箭体结构方面，航天不锈钢具有适应极端高低温环境、焊接性能优、加工制造速度快、材料成本较

3、低等优势，为二子级再入回收、大直径火箭结构以及低温燃料贮箱提供材料与工程基础。2）动力系统方面，火箭发动机迭代的背后是燃烧室室压、热流密度与启停次数的阶跃上升，对材料的耐温、导热与疲劳寿命等要求不断提升。在可复用场景下，单台发动机设计寿命和单箭发动机配置数量同步上行，高温合金用量有望呈现“单机放量+多机并联”的叠加效应。随着火箭发射进入规模化与可回收时代，我们认为“箭体不锈钢材料+发动机高温合金”正在成为火箭新材料体系。投资结论：关注箭体不锈钢+发动机高温合金的火箭材料主线需求端，大型低轨星座将驱动火箭规模化，成本下探与发动机性能提升有望驱动两大火箭新材料高景气。供给端，航天不锈钢供应高度细分

4、、强定制化，具备先发优势和客户验证基础的企业有望获得结构性成长机会；高温合金供应具备较高壁垒，供应商竞争格局良好。沿着“箭体不锈钢+发动机高温合金”的技术路线，我们建议优选切入不锈钢火箭贮箱、壳段、管路配套体系的特种不锈钢企业，以及已掌握关键牌号熔炼和锻造能力的高温合金龙头。产业链公司梳理：抚顺特钢、航材股份、钢研高纳、上大股份、图南股份、隆达股份、西部超导、太钢不锈、Outokumpu、Aperam、SeAHSteel等。风险提示：商业航天发展节奏不及预期；技术路线迭代与材料替代风险；原材料价格波动风险。“箭体不锈钢+发动机高温合金”有望成为火箭新材料体系火箭材料的演变，本质上是围绕发射成本

5、下探与发动机性能提升两条路线展开。在箭体结构端，随着火箭技术迭代，材料围绕性能、轻量化、生产加工的工艺水平、成本经济效应等多重因素，经历了传统铝合金、铝锂合金、复合材料与不锈钢多轮迭代。在动力系统技术路线层面，运载火箭动力从早期一次性液体/固体发动机，逐步演进至大推力低温液体发动机，到当前主流的“液氧煤油/液氧甲烷+可复用”方案，其背后是燃烧室室压、热流密度与启停次数的阶跃上升，对推力室内壁铜合金、外壁高温合金的耐温、导热与疲劳寿命提出远高于传统一次性火箭的要求。目前火箭可回收时代，我们认为“箭体不锈钢材料+发动机高温合金”正在成为火箭新材料体系。火箭高频复用+降本增效，不锈钢成为箭体主用材料

6、航空不锈钢在高频复用的商业航天赛道中具备更优的整体性价比。随着火箭从一次性使用向高频使用的商业化模式演进，我们认为其对结构材料的评价标准已由单一的减重导向转向对耐高温、抗疲劳能力、可维修性以及规模化成本的系统性考量，不锈钢在上述关键指标上的综合优势因此逐步显现。传统一次性火箭使用铝合金作为箭体外壳，减重为第一性原理。在传统一次性多级火箭发射的范式下，火箭发射的每个阶段都有独立的推进系统，当一个阶段的燃料耗尽后，就会被分离掉，从而减轻整个火箭的重量，提高火箭的速度和高度。以长征运载火箭为例，其主流型号（如长征二号、三号等）均采用一次性使用，多级分离的设计思路。在这一范式下，火箭单体仅需满足单次飞