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]

陶瓷基复合材料(CMC)核心观点 - 陶瓷基复合材料具有耐高温、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 [2][19] - 全球CMC市场规模高速增长，2022年为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 [5][63] - 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，2024年航发产业对CMC需求或已出现拐点 [2][10] CMC材料特性与研究热点 - CMC主要由陶瓷基体、纤维及界面层组成，分为氧化物基和非氧化物基两大类，非氧化物基耐温能力更强 [3][22] - 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][23] - 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 [19] CMC应用领域与市场前景 航空航天领域 - SiCf/SiC是航空发动机热端理想材料，已批量应用于热端静止件，转动件应用正在探索中 [4][32] - GE已将SiCf/SiC批量应用于LEAP、GE9X和GE3000发动机，显著降低冷气消耗量和发动机重量 [40] - Cf/SiC在航天领域应用成熟，主要用于飞行器防热及卫星反射镜，可解决高超声速飞行器防热和减重需求 [48][49] 其他领域 - 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 [44] - 刹车材料：Cf/SiC是新一代高性能刹车材料首选，已批量用于汽车和飞机，我国飞机碳陶刹车盘技术世界领先 [55][58] - 导弹天线罩：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 [62] CMC制备工艺与技术壁垒 - CMC制备工艺复杂，分为纤维制备、预制体编织、界面层制备、基体制备和增密等步骤 [6][67] - SiC纤维成本占CMC成品50%以上，第三代SiC纤维性能最优但价格高达5000-13000美元/kg [70][76] - 主流制备工艺包括CVI、MI和PIP，各有优缺点，GE采用预浸料熔渗法已实现产业化 [7][90] - GE已建成垂直整合的CMC供应链，每年可生产20吨CMC预浸料、10吨SiC纤维和超5万个CMC部件 [115] 我国CMC产业链现状 - 已建成相对完善的CMC产业链，第二代SiC纤维实现产业化，第三代取得技术突破 [8][122] - 在Cf/SiC方面企业较多，但SiCf/SiC方面企业数量少、规模小、产业链薄弱 [11] - 多家企业布局CMC领域，如火炬电子、苏州赛菲、华秦科技等，涉及纤维、预制体、刹车盘等环节 [15]

陶瓷基复合材料(CMC)行业概述 - CMC凭借耐高温(1650℃)和轻量化(重量仅为镍基合金1/4-1/3)特性成为航空发动机等高端领域的关键材料，全球市场规模预计2024-2031年CAGR超10% [2][12][99] - SiC纤维(SiCf/SiC)和Al2O3纤维(Al2O3/Al2O3)是两大核心技术路线，前者适用于航发热端部件(1450℃)，后者在抗氧化和水蒸气环境下表现优异 [2][8][83] - 国内已实现第二代SiC纤维量产(国防科大/火炬电子等)，第三代纤维仅火炬电子突破，Al2O3纤维国产化由上海榕融等企业推动 [5][41][97] 技术发展路径 SiCf/SiC CMC - 核心工艺包括先驱体转化法(PD)制备纤维、多维编织预制体(2D/2.5D/3D)、界面层(PyC/BN)沉积及CVI/PIP/RMI基体增密，多工艺联用是趋势 [34][37][57] - 环境障涂层(EBC)技术解决高温水蒸气腐蚀问题，三代涂层迭代中莫来石+BSAS组合可承受1300℃ [78][79] - 日本碳素/宇部垄断SiC纤维市场，GE通过RMI工艺实现涡轮叶片批量化应用 [40][73] Al2O3/Al2O3 CMC - 料浆浸渗法适合简单部件(周期短)，溶胶-凝胶法适用于复杂构件(10次以上循环致密化) [84][89] - 美国CHI公司已将其应用于GE Passport 20发动机核心部件，国内上海榕融建成700吨产能生产线 [93][97] 下游应用需求 航空航天 - 航空发动机涡轮进口温度达2200K-2450K，CMC可减少15%-25%冷却气流并减重30%，LEAP-1C发动机已采用SiCf/SiC涡轮外环 [12][105][112] - 航天器热防护系统依赖CMC材料，国内北航已实现2D编织SiCf/SiC导叶应用 [4][23] 其他领域 - 核能领域第四代核电站采用CMC作为包壳材料，耐辐照特性推动需求增长 [4][99] - 刹车领域碳陶刹车盘在高铁/汽车市场渗透率提升 [5][99] 国内外竞争格局 - 全球市场由GE/赛峰/日本碳素主导，GE构建从纤维到零部件的全产业链 [5][10] - 国内形成国防科大(研发)+火炬电子(量产)的SiC纤维产业群，中游企业多依托高校产学研合作 [5][43] - 政策驱动明显，《"十四五"原材料工业规划》明确支持CMC技术攻关 [26][27] 重点企业布局 - 火炬电子：第二代SiC纤维年产10吨，第三代纤维量产突破 [5][41] - 华秦科技：聚焦航发隐身材料，布局CMC全产业链 [11] - 上海榕融：全球第三家实现Al2O3纤维量产，填补国内空白 [97]