核心观点 - 陶瓷基复合材料高温性能优异，市场空间广阔，我国在刹车、飞行器防热领域领跑，但在航空发动机领域较为落后 [3] - 我国CMC产业链环节相对完善，但第三代SiC纤维生产及航发应用与国外差距较大，2024年航发产业对CMC需求或已出现拐点 [3][9] - 应用验证阶段对上游原材料需求大，小批量交付及批产阶段后上游环节有望率先启动，中游零部件制造企业将迎来高速发展期 [3][11] 陶瓷基复合材料概述 - 陶瓷基复合材料由陶瓷基体、纤维及界面层组成，具有耐高温、低密度、高比强、高比模、抗氧化和抗烧蚀等优异性能 [4][15][17] - 按基体分为氧化物基和非氧化物基两大类，非氧化物基耐高温能力更强，其中以SiC为基体的CMC-SiC是研究重点 [4][19] - CMC-SiC进一步分为Cf/SiC和SiCf/SiC，后者因抗氧化能力更强、寿命更长，成为近年研究热点 [4][21] 应用领域与市场空间 - **航空发动机**：SiCf/SiC是热端理想材料，已批量应用于热端静止件，可耐1200~1400℃高温，实现减重、提高效率并减少冷却气消耗 [5][25][27][28][32] - **核能领域**：SiCf/SiC因其高熔点、高热导率、优良中子辐照稳定性等，成为反应堆包层第一壁、燃料元件包壳等理想候选材料 [5][44][45] - **航天领域**：Cf/SiC耐高温能力优异，已成熟应用于高超声速飞行器防热、火箭发动机及卫星反射镜 [5][51][52][54][55] - **刹车材料**：Cf/SiC是新一代高性能刹车材料首选，已批量用于汽车、飞机，在高铁上也得到应用，我国飞机碳陶刹车盘技术世界领先 [5][59][62] - **导弹天线罩**：连续Si3N4纤维有望替代石英纤维，用于制备新一代高马赫数导弹天线罩 [5][66] - **市场规模**：2022年全球CMC市场规模为119亿美元，预计以10.5%的CAGR增长，2028年达到216亿美元，其中CMC-SiC占比最高，国防与航空航天是最大应用领域 [6][67][68] 制备工艺与产业壁垒 - CMC制备工艺复杂，主要包括纤维制备、预制体编织、界面层制备、基体制备增密及机加工成型等步骤 [7][73] - SiC纤维成本占CMC成品成本的50%以上，主流采用先驱体转化法制备，第三代纤维性能最优但生产壁垒高 [8][75][79] - 基体制备主流工艺为化学气相渗透法、熔渗法和聚合物浸渍裂解法，各有局限性，复合工艺可结合优势 [8][89] - 对于航空发动机热端部件，还需制备环境障涂层以防止高温水蒸气侵蚀 [7][110] - GE公司已建立垂直整合的CMC供应链，包括SiC纤维、预浸料和部件生产，每年可生产20吨预浸料、10吨SiC纤维和超5万个CMC部件，其CMC部件产量预计未来10年增长10倍 [8][119][125] 国内外产业格局 - **国际格局**：GE在CMC应用上最为成功，已批量用于LEAP、GE9X等发动机，赛峰、罗罗、普惠等巨头也积极布局 [39][40][126] - **国内现状**：我国CMC产业链相对完善，在Cf/SiC领域参与企业较多，但在SiCf/SiC领域企业数量少、规模小、产业链薄弱 [9][10] - **技术进展**：我国第二代SiC纤维已发布国家标准并产业化，第三代纤维实现技术突破，但工业化生产水平有待提升，CVI工艺已实现工业化生产，PIP工艺较成熟，MI工艺也有布局 [9][129] - **应用进展**：Cf/SiC已应用于飞行器热结构和卫星，飞机刹车材料国际领先，SiCf/SiC在航发领域已进入应用验证阶段，2024年需求或现拐点 [9][11] 产业链相关企业 - **上游纤维**：火炬电子、苏州赛菲、众兴新材、泽睿新材等企业布局碳化硅及氮化硅纤维 [13] - **中游制备**：华秦科技、西安鑫垚、中航高科等企业聚焦CMC零部件制备与产业化 [13] - **下游应用**：楚江新材、北摩高科、金博股份、天宜上佳、中天火箭、博云新材等企业在碳陶刹车盘、耐烧蚀部件等领域已有产品或实现交付 [13]