陶瓷基复合材料深度报告 ( 44 页)

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目录

一、陶瓷基复合材料（CMC）具备优良的性能，行业步入1到10高速发展阶段...... 8

（一） 陶瓷基复合材料性能较好，极端服役环境下优势明显.......8

（二） 制备及加工工艺取得进展，为材料工程化应用奠定基础.... 10

（三） 国外产业化应用较为领先；国内重点加强工程化能力...... 11

二、陶瓷基复合材料具有较高的技术门槛，高度依赖纤维、基材、界面相和环境障涂层等技术发展14

（一） 纤维：成分和编织结构多样，SiC纤维是发展热点.... 15

1、碳化硅纤维：第二代、第三代SiC纤维加速产业化.... 15

2、氮化硅纤维：高温电绝缘、高温隔热领域有广泛应用前景....... 16

3、氮化硼纤维：可用于核工业、军工、新能源等领域..... 16

4、氧化铝纤维：较好的高温隔热耐火、结构增强材料..... 17

5、氧化错纤维：超高温隔热性能较好.......17

（二） 基体：成分与终端需求高度绑定.....18

（三） 界面相：帮助非氧化物陶瓷基体和纤维进行结合...... 19

（四） 环境障涂层：从腐蚀工况中保护材料本体.....19

（五） 制备工艺:非氧化物基体工艺众多，氧化物基体工艺与PMC制备工艺相似..... 20

1、非氧化物陶瓷基制备工艺：以CVI、PIP、M I为主，新型混合工艺具有全面优势20

2、氧化物基陶瓷基制备工艺：沿用PMC制备工艺，成本控制和近净成型方面具有明显优势23

三、航空航天等领域热端需求提升，陶瓷基复合材料成为下一代首选高温材料....... 24

（一） 航空领域应用：耐高温能力升级显著提升航发性能.... 26

1、燃烧室部件：SiC/SiC材料能有效提高燃烧室出口温度..... 26

2、涡轮部件：国产大飞机C919使用陶瓷基复合材料涡轮外环.... 27

3、排气部件：同时满足军品吸波、减重和民品节能减排的需求..... 28

（二） 航天领域应用：成分调整能带来耐高温性能以外的优势.... 29

1、天线罩：氮化物成分提供透波能力.......29

2、热防护结构：碳化硅和超高温陶瓷基在1800K以上工况耐烧蚀能力显著.....31

3、空间相机结构材料：C/SiC热膨胀系数低，高精度高温环境应用较成熟.....32

（三） 核能领域应用：SiC/SiC耐中子辐照性能良好，有望替代错合金……32

（四） 高性能刹车应用：C/SiC复合材料被视为新一代高性能刹车材料的首选.....34

四、航空航天及军工领域占比高需求大，市场规模将迎拐点...... 35

（一） 陶瓷基复合材料产业链上游发展较成熟，上游、中游市场价值量占比接近..... 35

（二） 中国为陶瓷基复合材料增速最快市场，2031年有望突破百亿元..... 36

1、2023年全球陶瓷基复合材料市场约为775亿元，主要分布于欧美区域，应用于航空航天市场....... 36

2、全球市场增速有望超1 0% ,其中中国区域增速最快....38

（三） 部分重点公司分析.... 40

1、火炬电子一立亚特陶，背靠厦门大学上游纤维、先驱体产能稳定，中游应用初具雏形....... 40

2、华秦科技一上海瑞华晟，依托董绍明院士团队，重点发力航空发动机领域.......40

3、睿创新材一依托董绍明院士团队，航天光学支撑结构件已上星应用....41

4、西安鑫直一隶属于国家开发投资集团，依托西北工业大学进行科技成果产业化..... 42

5、宁波众兴新材一与国防科技大学合作，着重纤维制备产业化.... 43

6、泽睿新材料一中南大学教授投资创办，专注于碳化硅纤维研制与生产.43

五、风险提示...... 44

图表目录

图1 陶瓷基复合材料的材料特点决定其适应极端服役环境，通常应用于航空航天等高精尖领域.....8

图2 陶瓷基复合材料相较于高温合金，具备更佳的耐高温潜力..... 9

图3 陶瓷基复合材料分类......14

图4 非氧化物陶瓷基复合材料混合工艺图示..... 23

图5 氧化物陶瓷基复合材料制备流程示意图..... 24

图6 陶瓷基复合材料耐温性能较树脂基复材和金属材料大幅提升......25

图8 美国联合技术研究中心试制的燃烧室部件....... 27

图9 L EA P系列发动机用涡轮外环27

图1 0 军品F 414使用陶瓷基复合材料排气部件.....29

图1 1 民品Passp or t 20使用陶瓷基复合材料排气部件..29

图1 2 陶瓷基复合材料天线罩所用透波纤维及性能关系图30

图1 3 国防科技大学合成的连续Si2N 2O纤维...... 30

图1 4 航天用陶瓷基复合材料鼻锥..... 31

图15 U l t r am et公司开发的超高温陶瓷基复合材料燃烧室部件...... 32

图1 6 德国和日本采用C/SiC复合材料共同研制的适合于3.5m 口径空间相机的主反射镜 ....32

图1 7 陶瓷基复合材料用于先进压水反应堆的SiC基多层燃料包壳.... 33

图18 C/SiC复合材料刹车片在制动系统中的应用....... 34

图1 9 特斯拉Model S实装的碳陶刹车盘套件...... 34

图2 0 陶瓷基复合材料产业链划分及链上公司汇总....... 35

图2 1 陶瓷基复合材料产业链及附加值划分...... 36

图22 2023年全球陶瓷基复合材料下游市场分布，其中航空航天及国防应用占比超60%（单位：亿元，% ） .......37

图23 2023年全球陶瓷基复合材料区域分布，欧美市场占比超70% （单位：亿元，% ） 38

图2 4 陶瓷基复合材料航空航天与国防应用市场规模2031年有望超千亿（单位：亿元） 39

图25 2031年全球陶瓷基复合材料按下游应用分布（单位：亿元，% ） ....... 39

图2 6 中国陶瓷基复合材料市场规模（2024—2031年）（单位：亿元） ....... 40

图2 7 上海瑞华晟股权结构.... 41

表1 陶瓷基复合材料特性优势明显，是热端新材料开发首选

表2 陶瓷基复合材料加工方式优缺点对比.......

表3 陶瓷基复合材料应用发展阶段......

表4 陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用研究.....

表5 陶瓷基复合材料基体成分及分类.......

表6 各类陶瓷基复合材料所适用的常见界而相.......

表7 NASA研制的EBC涂层的成分及性能......

表8 部分非氧化物陶瓷基复合材料制备工艺汇总.....

表9 氧化物陶瓷基复合材料制备工艺汇总.......

表1 0 陶瓷基复合材料应用领域及其性能....

表1 1 民航领域陶瓷基复合材料涡轮外环案例....

表1 2 我国陶瓷基复合材料涡轮部件列举....

表1 3 国内各大院所透波陶瓷基复合材料科研进展....

表1 4 高温耐烧蚀材料列举.....

表15SiC/SiC复合材料（拟）应用部件....

表1 6 陶瓷基复合材料市场规模（2019—2023）（单位亿元）

表1 7 陶瓷基复合材料市场区域分布（2019—2023年）（单位亿元）