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刹车全球第一,航发紧追不舍!陶瓷基复材的黄金十年开启(附报告)
材料汇· 2025-08-02 23:09
陶瓷基复合材料(CMC)核心观点 - 陶瓷基复合材料(CMC)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,可广泛应用于航空航天、核电、汽车等领域,市场空间广阔[2][17] - 我国在刹车、飞行器防热领域领跑,但在航空发动机领域还较为落后,2024年我国航发产业对CMC的需求或已出现拐点[2][10] - CMC产业链上游原材料在应用验证阶段需求较大,进入批产阶段后中游CMC零部件制造企业有望迎来高速发展期[2] CMC材料特性与研究热点 - CMC主要由陶瓷基体、纤维以及界面层组成,按照基体不同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[3][19] - SiCf/SiC是近年研究热点,相比Cf/SiC具有更好的抗氧化性和更长寿命[3][20] - CMC被美国国防部列为重点发展的20项关键技术之首,具有接替金属作为新一代高温结构材料的潜力[17] CMC应用领域与市场前景 - 航空发动机领域:SiCf/SiC可实现耐高温、抗氧化、轻量化、长寿命,是热端理想材料,已批量应用于热端静止件[4][23][26] - 核能领域:SiCf/SiC成为反应堆包层第一壁、流道插件等理想候选材料,有望取代锆合金作为水堆燃料元件包壳材料[4][41] - 航天领域:Cf/SiC已成熟应用于飞行器防热、卫星反射镜等,可解决高超声速飞行器的防热需求和减重需求[4][45][46] - 刹车材料:Cf/SiC是新一代高性能刹车材料首选,已批量应用于汽车和飞机,我国飞机碳陶刹车盘技术世界领先[4][52][55] - 全球市场:2022年全球CMC市场规模119亿美元,预计以10.5%的CAGR增长,2028年达216亿美元,CMC-SiC占比最高[5][60] CMC制备工艺与产业链 - CMC制备工艺复杂,主要分为纤维制备、预制体编织、界面层制备、基体制备和增密等步骤,GE的MI工艺已进入产业化阶段[6][7][112] - SiC纤维成本占CMC成品成本的50%以上,第三代SiC纤维性能最优但价格昂贵[6][67][72] - GE已建成垂直整合的CMC供应链,包括SiC纤维、预浸料和CMC部件生产,预计CMC部件产量未来10年增长10倍[7][112][116] - 我国已建成相对完善的CMC产业链,第二代SiC纤维已产业化,第三代实现技术突破,但生产规模与国外仍有差距[8][119] 国内主要企业布局 - 火炬电子:背靠厦门大学,布局PCS、碳化硅纤维、氮化硅纤维,向下游CMC延伸[14] - 苏州赛菲:依托国防科大,实现第一代碳化硅纤维量产[14] - 华秦科技:与上硅所合作,瞄准航发CMC产业化[14] - 金博股份:长纤维碳陶制动盘已批产,价格显著低于国外产品[14] - 天宜上佳:碳陶制动盘面向新能源车、高端乘用车等[14]