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、飞行器防热领域领先，但在航空发动机应用上较为落后 [2] - 我国CMC产业链相对完善，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的需求或已出现拐点 [2] - 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有望使上游环节率先启动，中游零部件制造企业将迎来高速发展期 [2] 陶瓷基复合材料特性与分类 - CMC由陶瓷基体、纤维及界面层组成，相比树脂基复合材料和金属，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][18] - 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SiCf/SiC因抗氧化能力强、寿命长成为近年研究热点 [4][21] 应用领域与市场前景 - **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，转动件应用正在探索，可提高发动机效率、推重比并延长寿命 [5][27][30] - **核能领域**：SiCf/SiC以其高熔点、高热导率、辐照稳定性好等性能，成为反应堆包层第一壁、燃料元件包壳等理想候选材料 [5][42] - **航天与防热**：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、卫星反射镜等 [5][46][49][50] - **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、飞机和高铁，我国飞机碳陶刹车盘技术世界领先 [5][53][56] - **导弹天线罩**：陶瓷基透波复合材料是发展趋势，连续Si3N4纤维有望替代石英纤维，制备新一代高马赫数导弹天线罩 [5][60] - **市场规模**：2022年全球CMC市场规模为119亿美元，预计以10.5%的年复合增长率增长，2028年达到216亿美元，其中CMC-SiC占比最高 [6][61] 制备工艺与产业壁垒 - CMC制备工艺复杂，分为纤维制备、预制体编织、界面层制备、基体制备增密、机加工成型等步骤，航发热端部件还需环境障涂层 [7][65] - SiC纤维成本占CMC成品成本的50%以上，主要采用先驱体转化法制备，第三代纤维性能最优但生产水平尚未达到工业化规模 [7][68][73] - 主流基体制备工艺包括化学气相渗透法、熔渗法和聚合物浸渍裂解法，各有优缺点，复合工艺可结合多种工艺优势 [7][82][99] - 环境障涂层主要用于防止CMC受高温水蒸气侵蚀，已服役的第一代涂层主要由大气等离子喷涂工艺制备 [100][107] 国际领先企业进展 - GE公司CMC制备已进入产业化阶段，在美国建立了垂直整合的供应链，每年可生产20吨CMC预浸料、10吨SiC纤维和超过5万个CMC发动机部件 [8][113] - GE和CFM发动机对CMC的需求在过去十年增长了20倍，预计CMC部件产量将在未来10年增长10倍 [8][117] - 赛峰集团采用CVI工艺，罗罗公司采用CVI+MI工艺，普惠公司重点研发PIP工艺并将重点放在涡轮转子叶片和燃烧室应用上 [118][119] 中国产业链现状与发展 - 我国已建成相对完善的CMC产业链，CVI工艺已实现工业化生产，PIP工艺较为成熟，MI工艺也有布局 [11] - 碳化硅纤维方面，第二代已实现产业化，第三代已实现技术突破，但生产水平尚未达到工业化规模 [9][120] - 氮化硅纤维方面，国内已实现批产，与美、日、德、法并跑 [10] - 在Cf/SiC应用上，我国已将其用于飞行器热结构、空间相机支撑结构，飞机刹车材料应用处于国际领先地位 [11][56] - 在SiCf/SiC应用上，国内航发CMC已进入应用验证阶段，尚未实现规模化工程应用，但2024年需求或已出现拐点 [11][12] - 我国在SiCf/SiC方面企业数量较少、单体规模较小、产业链薄弱，存在产能有限、产品批次稳定性差、生产成本高等问题 [12]