《陶瓷基复合材料——热端构件理想材料,产业拐点渐行渐近》报告
陶瓷基复合材料企业清单
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陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites, CMC)并非传统陶瓷,而是通过先进工艺将陶瓷纤维增强体与陶瓷基体复合而成的新一代高温结构材料。其核心投资逻辑在于解决现代高端装备性能跃升的“卡脖子”问题——推重比与热效率的瓶颈。
随着航空发动机涡轮前温度(TIT)逼近甚至超过2000°C,传统镍基高温合金已触及其耐温极限(约1100°C)。CMC的颠覆性在于:
——耐高温:工作温度高达1650°C,无需冷却或大幅减少冷却空气,直接提升热效率。
——轻量化:密度仅为高温合金的 1/3 至 1/4,显著提升发动机推重比。
——长寿命:在极端高温和氧化环境下,具有更优异的抗蠕变和疲劳性能,延长部件寿命。
这使其成为继高温合金、钛合金之后,新一代航空发动机、高超音速飞行器、燃气轮机的必然选择,是名副其实的“一代材料、一代装备”。投资CMC,就是投资未来十年高端装备制造的基石。
根据以下报告和行业共识,CMC市场正迎来爆发式增长。驱动因素包括:
核心驱动力一:军用航空发动机列装与换装
“十四五”/“十五五”装备建设:J-20、Y-20等四代机、大型运输机、新型轰炸机加速列装,其配套的WS-15、WS-20等先进发动机对CMC需求迫切。
存量发动机升级:现有三代、三代半战机发动机换装CMC部件(如密封片、调节片)以提升性能,是即期且确定的市场。
市场空间:报告测算,未来十年我国军用航发CMC结构件市场年均规模约55.4亿元,其中SiC纤维市场约27.7亿元/年。
核心驱动力二:民用航空发动机国产化
市场空间:未来20年,商用航空发动机CMC中国市场规模约91.3亿元/年。CJ-1000A等国产商用发动机的研制与未来批产,是最大的长期增量。单台发动机CMC用量从LEAP的~20kg提升至GE9X的~100kg,价值量巨大。
核心驱动力三:高功率燃气轮机(燃机)
新兴爆发点:AIDC(AI数据中心)供电。AI算力需求爆发式增长,电力缺口巨大。燃气轮机因其供电稳定、启动快、占地小,成为AIDC备用/主力电源的最优解。
市场空间:报告测算,2024-2027年仅AIDC新增燃机对CMC结构件的需求累计就高达682亿元。航改燃机技术(如LM2500)与航发技术同源,CMC应用转移顺畅,需求景气度极高。
其他高潜力市场:航天(火箭发动机、高超音速飞行器热防护系统)、核能(核燃料包层、第一壁材料)、国防(潜艇轴封) 等领域均为CMC提供了广阔的想象空间。
全球市场:2024年全球CMC市场规模约144亿美元,年复合增长率(CAGR)预计维持10% 以上,是一个高速成长的黄金赛道。
CMC产业链可分为上、中、下游,投资价值与风险各异。
上游:核心原材料(“卖水人”角色,投资首选)
关键材料:连续碳化硅(SiC)纤维、陶瓷前驱体(如聚碳硅烷PCS)。这是技术壁垒最高、附加值最集中的环节。
投资逻辑:
高壁垒:涉及复杂的化学合成与工艺控制,全球仅日本碳素、宇部兴产(UBE)、美国NGS等少数公司能稳定量产高性能纤维。国内能实现第二代、第三代纤维产业化的公司凤毛麟角。
稀缺性:无论是军用还是民用,任何CMC结构件的制造都离不开高性能纤维,其需求是确定性的。
高毛利:技术垄断性带来高议价能力,毛利率通常可保持在50%以上。
理想标的特征:掌握第二代/第三代SiC纤维的稳定量产技术、具备百公斤级至吨级的年产能、产品关键性能参数(耐温性、强度、模量)达到国际水准、拥有自主知识产权的前驱体合成技术。
中游:结构件设计与制造(“主战场”,技术集成)
关键环节:将纤维制成预制体,并通过CVI(化学气相渗透)、PIP(聚合物浸渍裂解)、MI(熔体渗透)等工艺进行致密化,加工成最终零件。
投资逻辑:
高know-how壁垒:不仅需要材料知识,更需要深厚的工程化应用能力,包括与主机厂(航空发动机公司)的紧密配合、复杂构型设计、无损检测等。
强客户绑定:一旦通过验证进入型号供应链,粘性极强,更换供应商成本极高。
平台价值:掌握核心制备工艺的公司,具备向多个应用场景(航发、燃机、航天)拓展的能力,天花板高。
理想标的特征:拥有一种或多种成熟制备工艺(如CVI、PIP、MI)、具备复杂异形构件的设计、加工和检测能力、已进入主流主机厂的供应商体系或合作研发名录、产品已通过或正在参与关键型号的“挂片”考核。
下游:应用与总装(一级市场机会较少)
主要为航空发动机公司(中国航发商发、航发动力)、燃气轮机制造商等。一级市场通常难以介入。
投资策略建议:优先布局上游核心材料企业,选择性投资中游具备独特工艺和强大产学研背景的平台型结构件制造企业。
对任何CMC项目,都必须从以下六个维度进行苛刻的尽调:
维度一:技术团队与背景——这是“一号位”因素
核心问题:技术灵魂是谁?团队背景如何?
考察要点:
领军人物:创始人或CTO是否来自西北工业大学、国防科技大学、厦门大学、中科院上海硅酸盐研究所等国内顶尖研究机构?是否有院士、首席科学家或重大专项负责人头衔?其学术声誉和行业资源是项目成功的首要保证。
团队构成:团队是否是“产学研” 的完美结合?既要有顶尖学校的教授提供技术前沿指导,也要有来自产业界(如中国航发、航空工业)的工程师负责工艺工程化和量产。
股权结构:技术团队(特别是核心技术人员)是否持有公司足够比例的股权?其利益是否与公司深度绑定?这是确保团队稳定性和持续投入的关键。
维度二:技术先进性与成熟度——从PPT到产品的距离
核心问题:技术处于实验室阶段、中试阶段还是产业化阶段?
考察要点:
技术代际:产品是第几代SiC纤维?(第一代:Nicalon 200;第二代:Hi-Nicalon;第三代:Hi-Nicalon Type S)。其长期使用温度、抗蠕变、抗氧化性能指标如何?必须索取权威第三方的检测报告。
工艺路线:采用的制备工艺(PIP/CVI/MI)有何独特优势和劣势?良品率是多少?良品率是衡量工程化能力的金标准,实验室的高性能不代表批量生产的稳定性。
中试与产线:是否建有中试线?能否连续、稳定地生产出性能一致的产品?参观产线,看设备是否是为规模化生产而设计,而非实验室设备的简单放大。
维度三:工程化与产业化能力——价值实现的“惊险一跃”
核心问题:能否把高性能材料做成符合要求的复杂零件并稳定生产?
考察要点:
构件能力:能否制造出燃烧室火焰筒、涡轮导向叶片、外环等复杂热端部件?展示的样品是简单薄片还是具有复杂气膜孔和曲面的真实构件?
质量控制与检测:是否建立了完整的原材料-过程-成品的质量检测体系?是否具备超声、CT等无损检测能力?质量文件体系的完备性是其能否进入军工供应链的关键。
产能与成本:现有产能是多少?扩产计划是否可行?对成本构成有清晰的认识,并有关键设备国产化替代和降本路线图。
维度四:下游验证与客户关系——市场的“通行证”
核心问题:产品有没有人要?客户是谁?
考察要点:
实验室测试→ 台架试验 → “挂片”考核(在真实发动机上试运行)→ 型号定点 → 批产交付。
越是后期的节点,风险越低,估值也越高。必须核实验证进度的真实性,最好能获得客户端的间接验证。
验证阶段:处于哪个阶段?
客户绑定:主要合作的主机厂是中国航发商发(民机)、中国航发动力(军机)、中国航发燃机等?是否签订了战略合作协议、联合研发协议或长期供货意向书(LOI)?
准入资质:是否已获取AS9100D(航空航天质量体系)、NADCAP(特殊工艺认证)等必备资质?
维度五:知识产权与壁垒——护城河有多宽
核心问题:技术是否受到保护?别人模仿的难度有多大?
考察要点:
专利布局:不仅看专利数量,更要看专利质量。核心专利(如针对前驱体分子结构、界面层设计、专用设备的专利)是否已被授权?专利保护范围是否严密?
技术诀窍(Know-how):大量非专利的技术诀窍(如工艺参数、设备改造经验)往往是更深的护城河。评估团队对工艺理解的深度。
维度六:股东结构与资本规划——能否走到最后
核心问题:现有的股东谁能提供产业资源?未来的资金需求如何?
考察要点:
产业资本:现有股东中是否有军工集团、大型国企、产业龙头(如火炬电子、华泰科技等上市公司)的战略投资?他们不仅能带来资金,更能带来订单、技术和市场渠道。
资金消耗与规划:CMC是资本密集型行业。详细评估其现金流状况,以及本次融资额是否能支撑到下一个关键里程碑(如产线建成、通过验证、获得订单)。清晰的后续融资和上市计划至关重要。
警惕“唯技术论”:实验室性能指标惊艳,但无法量产或成本畸高的项目,是巨大的陷阱。
警惕“订单虚无”:仅凭一纸模糊的“合作框架协议”就鼓吹巨大订单的项目,需要极度谨慎。必须核实订单的确定性和可持续性。
优先“国家队”背景或深度绑定的项目:在CMC这种强军工属性的领域,与国有主机厂关系紧密的项目,在获取订单、通过验证上具有天然优势。
分阶段投资:采用基于里程碑(Milestone)的投资方式,将资金投入与项目关键技术节点、产能建设、订单获取挂钩,有效控制风险。
CMC赛道具备高成长、高壁垒、强驱动的顶级特征,完美契合国家战略需求与产业发展方向。当前时点,产业拐点渐行渐近,军用需求已经启动,民用和燃机需求即将爆发。
对于一级股权投资而言,现在是布局的黄金窗口期。应重点聚焦于:
拥有核心原材料(SiC纤维)量产能力且不断迭代技术的“卖水人”。
背靠顶尖科研团队、深度绑定主机厂、工程化能力突出的中游平台型企业。
总结而言,一个理想的一级市场CMC投资标的是:一个由行业权威技术领袖带领,兼具顶尖学术和深厚产业背景的团队,掌握了经过中试验证的、性能国际先进的核心材料或构件制造技术,且其产品已经进入主流主机厂验证后期,并获得了产业资本战略入股的平台型公司。
抓住这样的标的,就意味着抓住了中国高端制造业材料变革浪潮中的核心价值。
附投资标的

附报告内容





















附CMC企业清单
4.1 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
火炬电子依托立亚系子公司开展 PCS、SiC 纤维、Si3N4 纤维业务。火炬电子主要从事电子元器件、新材料及相关产品的研发、生产、销售、检测及服务业务,围绕“元器件、新材料、国际贸易”三大战略板块布局。 子公司立亚化学主要从事 PCS 业务,立亚新材主要从事 SiC 纤维、Si3N4 纤维业务。公司拥有年产 30 吨产能各 类陶瓷纤维生产线,现已建成年产 100 吨各类陶瓷先驱体生产能力。
立亚新材背靠厦门大学,实现第二代、第三代 SiC 纤维和氮化硅纤维的量产。立亚新材成立于 2015 年, 总投资约 20 亿元,主要从事连续碳化硅、连续氮化硅等特种陶瓷纤维的研发、生产和技术服务。厦门大学在张 立同院士的带领下建立专门的实验室,与国际合作共同研发碳化硅纤维的制备方法,成功制得第二代和第三代 SiC 纤维,2015 年后与立亚新材合作进行了氮化硅纤维的工业化开发。公司拥有年产 30 吨产能各类陶瓷纤维生 产线,产品主要用于航空、航天等领域的热结构件,如飞机发动机、高超声速飞行器天线罩等,技术及产品水 平打破了国外技术垄断和封锁,达到国际一流水平。2015 年,公司通过技术独占许可方式掌握了 CASAS-300 特种陶瓷材料产业化的一系列专有技术,掌握了“高性能特种陶瓷材料”产业化的一系列专有技术,产品系列覆 盖全面,是国内少数具备陶瓷材料规模化生产能力的企业之一,其产品性能、产能已具备稳定供货能力。现拥 有 Cansas3200 系列低氧高碳型(第二代)碳化硅纤维、Cansas3300 系列近化学计量型(第三代)碳化硅纤维和 Cansas4100 系列连续碳化硅纤维等产品。2023 年公司《透波型连续氮化硅纤维》项目荣获 2023 年度“SAMPE 中国创新奖”。目前公司第二代 SiC 纤维产能为 10 吨/年,第 3 代为吨级规模,同时生产小批量氮化硅(Si3N4) 纤维。10 吨级产线已于 2018 年分别通过了航空工业集团和航天科技集团的定型评审。
立亚化学具有 100 吨各类陶瓷先驱体产能,规划产能为 200 吨,近年来产销高速增长。子公司立亚化学成 立于 2017 年 3 月,总投资 8 亿元,主要从事前驱体聚碳硅烷(PCS)的研发、生产及销售。公司突破了聚碳硅 烷(PCS)各项工程化制备关键技术,技术水平及产品性能均达到国际领先水平。产品主要用于制备碳化硅、 氮化硅连续纤维、制备大块体近尺寸的碳化硅陶瓷基体、制备金属、玻璃陶瓷表面的碳化硅涂层、微粒弥散的 复相陶瓷。公司规划产能 200 吨,现已建成年产 100 吨各类陶瓷先驱体生产能力。2023 年陶瓷先驱体材料产量 为 56.88 吨,同比提升 33.99%,销售量为 38.83 吨,同比提升 86.82%。
公司继续向下游陶瓷基复合材料延伸。2023 年公司参与设立的福建泉州华兴新材料产业投资合伙企业(有 限合伙)已完成下游陶瓷基复合材料相关 3 个标的项目的投资。立亚新材已具备多个 PIP 制备陶瓷基复合材料 相关专利。
2018 年起,火炬电子自产新材料业务营业收入快速增加,收入占比与毛利占比稳步提高,业务板块重要性 不断提升。2018 年火炬电子自产新材料业务板块实现营业收入 2567.69 万元,2023 年提升至 1.6 亿元,年复合 增长率高达 44.18%,业务规模增长迅速。

4.2 苏州赛菲:依托国防科大,实现第一代碳化硅纤维量产
苏州赛菲集团是集研发、生产、销售和投资为一体的高新技术企业集团,业务范围覆盖新品开发、产品生 产、设备制造、国际贸易、投资管理等领域。集团拥有 1 个国家工程中心、2 个省级工程中心和 1 个联合实验 室,分别为:高性能陶瓷纤维国家地方联合工程研究中心、江苏省高性能陶瓷纤维工程中心、江苏省高性能陶瓷先驱体及复合材料工程中心和中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所—苏州赛菲集团有限公司纳米陶瓷 复合材料联合实验室。
公司依托国防科大实现第一代碳化硅纤维的产业化。国防科技大学是国内最早开始研究碳化硅纤维制备的 高校,冯春祥教授团队制备出的第一代连续 SiC 纤维 KD- I 的综合性能与国际同类产品近同,打破了日美等国 家对于该材料的技术封锁。2005 年苏州赛菲集团与国防科大接洽成果转化任务,并于 2010 年历史性实现我国 连续碳化硅纤维的产业化,成为全球第 4 家产业化企业。年产 5 吨聚碳硅烷的制备技术”和“年产吨级连续碳 化硅纤维的制备技术”于 2013 年 1 月通过江苏省国防工办组织的以孙晋良院士为首的专家组的现场认定,聚碳 硅烷和连续碳化硅纤维被江苏省科技厅认定为“高新技术产品”。
公司持续扩大产业规模。江苏赛菲新材料有限公司碳化硅(SIC)纤维制品项目由苏州赛力菲陶纤有限公司、 苏州赛菲集团有限公司、北京龙瀚建华投资咨询有限公司和两个自然人在镇江市投资兴建。该项目计划生产聚 碳硅烷、碳化硅纤维及制品和β-SiC 微纳米粉,主要致力于碳化硅纤维和高性能陶瓷材料工程化生产。该项目 总投资 22.2 亿元,主要新建厂房、购置各类设备,年产 270 吨聚二甲基硅烷(PDMS),100 吨聚碳硅烷,10 吨碳化硅纤维、30 吨碳化硅微粉以及 15 吨高性能碳化硅制品。
4.3 众兴新材:与国防科大和中科院过程所合作,建有第二代碳化硅纤维产线
宁波众兴新材料科技有限公司是九江中船仪表有限责任公司(四四一厂)在宁波建设的高新技术企业,成立于 2016 年 5 月,主要从事高性能陶瓷纤维和特种陶瓷先驱体的研发、生产及销售,产品包括聚碳硅烷、聚锆碳硅 烷、第二代及第三代连续碳化硅纤维,产品广泛应用于航天、航空、核工业等领域,目前已为国内多家航空航 天相关单位提供产品。
公司在第二代连续 SiC 纤维与国防科大合作。国防科技大学在 Hi-Nicalon 的工艺路线基础上,为了节约生 产成本,通过 CVC 法替代了电子束辐照交联制备得到第二代 SiC 纤维 KD-II,公司取得国防科大第二代连续 SiC 纤维制备技术的独家使用权,建成国内首条 10 吨级第二代连续 SiC 纤维和年产 40 吨 PCS 产线。
公司与中科院合作第三代连续碳化硅纤维和复相碳化硅纤维。公司于 2019 年底和中国科学院过程工程研究 所合作引进张伟刚教授团队发明的具有自主知识产权的复相碳化硅陶瓷纤维技术进行产业化开发,经过双方技 术团队的共同努力,取得多项重大突破,生产出耐温性能更高的复相纤维,各项指标超过日、美产品,使宁波 众兴的纤维制备进入世界超一流水平。公司 2020 年与中科院联合承担宁波市《第三代连续碳化硅纤维(核用碳 化硅)产业化制备关键技术研究》。
4.4 泽睿新材:背靠中南大学,推进低成本第三代碳化硅纤维研制
泽睿新材由湖南博翔新材料有限公司碳化硅纤维事业部于 2019 年 12 月分拆成立,专注于碳化硅纤维研制 与生产,拥有全流程自主可控的碳化硅纤维生产能力,是国内领先的掺杂碳化硅纤维研发和产业化的单位,可 提供国内种类最全和产能最大的掺杂系列碳化硅纤维。
泽睿新材背靠中南大学,积极推进低成本第三代碳化硅纤维研制。2020 年中南大学成立了碳化硅纤维复合 材料研究所,2022 年湖南省批准设立湖南碳化硅纤维研究院有限公司,推动碳化硅纤维产业化。创始人、首席科学家黄小忠教授为中南大学博导、中南大学碳化硅纤维复合材料研究所所长。
湖南泽睿依托碳化硅纤维及其 复合材料湖南省工程实验室、湖南省掺杂碳化硅纤维工程技术研究中心两个省级科研平台,实现了碳化硅纤维 产业化突破,建立了规模化生产基地。
先后突破掺杂碳化硅纤维的制备与产业化,完成了一代、二代、三代纤 维的技术攻关和批产,并于 2021 年 11 月完成 10 吨/年掺杂碳化硅纤维生产线建设,在建 20 吨 SiC 纤维产线。
2022 年 7 月,黄小忠带领团队首次攻克国内第三代碳化硅纤维研制和批产制备难关,研制出了在空气中耐温 1500℃,1 小时强度保留率 80%的连续纤维。泽睿积极推进低成本碳化硅纤维研制,将第三代碳化硅纤维降低 到 3.5 万元/公斤,远低于市场价 6.9 万元/公斤。
泽睿新材在国内首次将碳化硅纤维价格降低至万元以下。Zerafber S20 和 Zerafber S10 是两款高性价比 掺杂碳化硅纤维,这两款碳化硅纤维产品能够在 800-1200℃的空气中长时间使用,并在国内首次将碳化硅纤维 价格降低至万元以下:Zerafber S20 产品售价 8000 元/kg、ZerafberS10 产品售价 6000 元/kg。
4.5 华秦科技:与上硅所强强联合,瞄准航发 CMC 产业化
华秦科技主要从事特种功能材料,包括隐身材料、伪装材料及防护材料的研发、生产和销售。产品主要应 用于我国重大国防武器装备如飞机、主战坦克、舰船、导弹等的隐身、重要地面军事目标的伪装和各类装备部 件的表面防护。公司亦围绕航空发动机产业链、先进新材料产业领域持续进行业务布局,开拓航空发动机零部 件加工、航空发动机用陶瓷基复合材料及声学超构材料等业务或产品。
公司设立子公司上海瑞华晟,实施上硅所董绍明院士及其团队的科技成果产业化,即“航空发动机用陶瓷基 复合材料及其结构件研发与产业化项目”。2023 年 7 月,公司与上海瑞聚祥企业管理咨询合伙企业(有限合伙)、 江苏图南合金股份有限公司、眭越江,共同出资设立上海瑞华晟新材料有限公司,主营业务为航空发动机用陶 瓷基复合材料及其结构件的研发、生产、销售,公司持股比例为 51.50%。
合资公司主要实施中国工程院院士董绍明先生及其团队的科技成果产业化,即“航空发动机用陶瓷基复合材料及其结构件研发与产业化项目”,产品 应用主要包括发动机燃烧室火焰筒、涡轮外环、导向叶片、工作叶片、中心锥、喷管隔热屏、调节片、密封片等航空发动机热端部件。
董绍明为中国工程院院士,世界陶瓷科学院院士。现任上海硅酸盐研究所学术委员会 主任,兼任中国空间科学学会常务理事和空间材料专业委员会主任委员、美国陶瓷学会工程陶瓷分会国际委员 会委员等。长期从事陶瓷基复合材料基础科学、精确制造和工程应用技术研究,先后主持和完成国家重点研发 计划、国家自然科学基金、中国科学院重点部署和委托研制等 30 余项研究课题和重要任务。目前,公司已经设 立完毕,正在积极开展项目前期建设工作,项目前期投资 3.72 亿元。
4.6 楚江新材:产品包含特种纤维预制体、碳陶刹车盘以及热工装备
楚江新材专注于材料的研发与制造,致力成为极具竞争力的先进材料研发制造平台型公司,坚持先进铜基 材料和军工碳材料的“双轮驱动”的发展战略。产品包括精密铜带、铜导体材料、铜合金线材、精密特钢、碳纤 维复合材料和特种热工装备及新材料等六大类。
公司依托子公司天鸟高新开展碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维等特种纤维的预制体业务。天鸟高新 是专业从事碳纤维、芳纶纤维、石英纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维等特种高性能纤维的应用研 究及开发,专业生产特种纤维织物、飞机碳刹车预制体、航天用碳/碳、碳/陶复合材料预制体的国家航空航天重 大工程配套企业。公司产品层间致密、体积密度均匀、不易分层、整体稳定性好,是典型耐高温、高承载结构/ 功能材料,广泛应用于航空航天、国防军工、光伏、汽车、新能源汽车、轨道交通、无人机、风电等领域。
公司通过长期的技术积累,积累了碳纤维、石墨纤维、芳纶纤维、石英纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维等 特种纤维、不同织物组织结构、系列厚度和幅宽、有机无机纤维混编等技术优势,是国内生产特种纤维布品种 齐全、性价比优势突出的企业之一。其碳化硅纤维、氧化铝纤维编制物产品应用于国内航天航空高性能复合材 料的预研项目。2023 年,为满足目前我国新型飞行器连续纤维增强陶瓷基复合材料用高性能氧化铝纤维构件织 物的急需,公司正积极推进高性能氧化铝纤维构件织物的研制项目。公司还在研究应用于新型飞行器的新型介 电材料异型结构仿形成型预制体,实现陶瓷基透波材料的新突破。
公司依托天鸟高新的子公司芜湖天鸟布局碳陶刹车盘业务。芜湖天鸟为天鸟高新全资子公司,专业研发、 生产和销售碳/碳、碳/陶复合材料制品,产品包括热场复合材料,碳/碳、碳/陶刹车盘等,可应用于光伏、半导 体、新能源汽车等领域。2022 年 3 月,天鸟高新首次对外公布布局碳陶刹车盘的计划。2023 年,碳陶刹车盘产 品汽车主机厂合作进行研发试制。2023 年 3 月,芜湖天鸟一期项目建成投产,完全达产后具备年产 400 吨热场 复合材料和 2 万片碳陶刹车盘的生产能力,为碳陶刹车盘的批量化生产奠定产能基础。直至 2023 年底,公司的 碳陶刹车盘产品已经达到台架试验阶段。
子公司顶立科技的陶瓷基复合材料热工装备达到国际先进水平。顶立科技专注于特种热工装备及新材料的 研制、生产,产品包括碳陶热工装备、先进热处理热工装备及粉冶环保热工装备等。其中,公司产品复合材料 制备热工装备主要是指用于碳基复合材料、陶瓷基复合材料、金属基复合材料等复合材料原料及制品生产过程 所需的各类热工装备,包括但不限于沉积、浸渍、裂解、高温处理、预氧化、碳化、石墨化、提纯等热工装备。 热工装备是制备陶瓷基复合材料的关键装备,发达国家在热工装备领域对我国实行严格的技术封锁。顶立科技 在特种热工装备领域全面实现了从跟跑到并跑,部分产品领域实现了领跑、达到国际先进或领先水平,已发展 成为国内特种热工装备领域创新能力强、规模大、产品系列全、技术先进的领先企业。2023 年,公司碳基/陶瓷 基复合材料化学气相沉积炉成功入选湖南省制造业单项冠军产品。
4.7 西安鑫垚:依托西北工业大学,建设全国首个陶瓷基复合材料智能制造园区
西安鑫垚依托西北工业大学陶瓷基复合材料工程中心于 2011 年 3 月成立,是以推进张立同院士主持的国家 技术发明一等奖项目“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料及其应用技术”的产业化为目的的高新技术企业。 西安鑫垚牵头筹建有国家发改委批复、行业唯一的陶瓷基复合材料制造技术国家工程研究中心,设立有博士后 工作站和省市级院士工作站,具备军工四证,通过了知识产权管理体系认证。公司围绕航空发动机、航天发动 机、飞行器防热结构、空间轻质结构、高性能刹车、核能利用、光伏电子七大产业领域,为航空、航天、兵器、 高校院所及民企共 50 余家单位提供着可靠的技术、产品和服务。
西安鑫垚以西北工业大学超高温结构复合材料国家级重点实验室和自身牵头建设的国家工程研究中心为技 术依托,形成了基础研究、工程转化、产业示范三个国家级平台。三个平台协同合作,形成了一条完整的科研 成果转化链条:超高温结构复合材料重点实验室做早期技术研发,陶瓷基复合材料制造技术国家工程研究中心 做成果转化,西安鑫垚负责提供产品量产,三者分工明确,共同推动陶瓷基复合材料发展。
西安鑫垚正在建设全国首个陶瓷基复合材料智能制造园区,预计达产后年产量 100 吨,年产值 20 亿元。全 国首个陶瓷基复合材料智能制造园区与 2021 年 11 月 11 日在西安阎良区航空基地开工建设,园区占地面积 302 亩,总投资约 20 亿元,包括空天飞行器防热构件制造中心、空天发动机热结构件制造中心、高性能碳陶刹车构 建制造中心和陶瓷基复合材料创新研发中心,预计项目建成达产后,将实现年营业收入 20 亿元,净利润约 4 亿元,税收近 7000 万元,新增就业岗位 2000 人。
4.8 中航高科:中航复材全面布局陶瓷基复合材料,优材百慕拓展碳陶刹车盘
中航高科主营业务分为“航空新材料”和“高端智能装备”两大板块,业务范围涵盖航空新材料、高端智 能装备、轨道交通零部件等应用领域,拥有中航复材、优材百慕、航智装备、万通新材四家全资或控股子公司。 子公司中航复材开展了陶瓷基复合材料相关业务,优材百慕具备碳陶刹车盘技术储备,尚待进入市场。
子公司中航复材设立超高温复合材料研究室开展陶瓷基及碳基复合材料研究。超高温复合材料研究室瞄准 国际先进材料发展趋势,开拓陶瓷基及碳基复合材料专业方向,以陶瓷基及碳基复合材料构件制造工艺为核心, 从事超高温领域材料研发、力学性能表征评价、吸波及透波性能设计、服役工况下材料失效机理分析等研究。 研究室专业方向包括热结构陶瓷基复合材料、高温透波陶瓷基复合材料、雷达隐身陶瓷基复合材料、抗烧蚀陶 瓷基复合材料、炭/炭复合材料及热防护涂层。
中航复材实现基于 PIP 工艺的陶瓷基材料热端部件小批量生产,同时发展了其他工艺。经过多年的研究、 研发和应用积累,超高温复合材料研究室以新型制备工艺、复杂构件成型技术、预制体快速致密化工艺等研究 为特色,开展超高温复合材料产品的预先研究及工程化研究。发展出了以先驱体浸渍裂解(PIP)工艺为特色的 自主知识产权工艺路线,具备陶瓷基复合材料热端部件小批量生产能力。同时发展出化学气相渗透(CVI)、液 态成型裂解(LCMP)等工程化制造技术,以及熔渗法(MI)、料浆法(Slurry)等多种陶瓷基及碳基复合材料 成型工艺。产品包括碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料、氮化物纤维增强氮化物陶瓷基复合材料、氧化铝 纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料等。
优材百慕的前身是中国航空工业集团公司北京航空材料研究院的控股子公司—飞机刹车装置厂,上世纪六、 七十年代,在国内率先开展了民航进口飞机用刹车装置的国产化研制工作,至今已有近五十年的发展历史,先 后完成了 33 个机型用刹车装置零部件产品的国产化,是国内最大的民航进口飞机用刹车盘副的制造商和供应商 之一。公司目前刹车产品主要为钢刹车盘、碳碳刹车盘,具备碳陶刹车盘技术储备,尚待进入市场。
4.9 北摩高科:碳陶刹车盘已成功用于军机
北摩高科主要从事军民两用航空航天飞行器、起落架着落系统及坦克装甲车辆、高速列车等高端装备刹车 制动产品的生产及销售,主要产品包括刹车盘、飞机刹车控制系统及机轮、起落架和检测试验等,产品广泛应 用于国防军工、民用航空、高铁等行业。
北摩高科在碳/碳、碳/陶复合材料方面技术沉淀已久,是国内首家掌握碳/碳复合材料从预制体编织技术到 快速沉积工艺并具有全部自主知识产权的企业,公司的碳/碳、碳/陶产品已经广泛应用于航空航天重点军工装备, 具备高可靠性、高门槛的军工产品品质。公司持续开展碳陶制动盘的研发和应用,已成功应用于军用飞机。
2023 年 3 月,公司与索通发展股份有限公司签署合作协议,共同开发碳/碳、碳/陶复合材料,布局锂电池 负极材料和电解铝行业。在本次合作中,北摩高科主要负责碳/碳、碳/陶复合材料大型构件技术开发、生产制造。 碳/碳、碳/陶材料技术与负极材料领域具有高度融合性,与石墨材料相比,碳/碳、碳/陶复合材料具有强度更高、 承载能力更大、使用寿命更长的特点,有望逐步替代现有的石墨材料。碳/碳、碳/陶复合材料在负极材料及电解 行业等民品领域的应用,将有助于拓展北摩高科碳材料技术及产品在新领域的应用,打造“第二增长曲线”。
4.10 金博股份:长纤维碳陶制动盘已批产,短纤维碳陶制动盘价格显著低于国 外产品
金博股份主要从事先进碳基复合材料及产品的研发、生产和销售,服务于光伏、半导体、交通、氢能、锂 电等国家战略性新兴产业。主要产品包括碳/碳复合材料产品、碳/陶复合材料产品等,公司交通领域的产品包括 长纤碳陶制动盘、短纤碳陶制动盘、碳陶摩擦副整体解决方案。
2021 年 10 月 26 日,公司成立全资子公司金博碳陶,专注于碳/陶复合材料领域的技术研发、产品制备、 市场应用等。金博碳陶通过持续不断的技术积累与原始创新,解决了碳/陶制动盘碳化硅耐磨涂层的制备难题, 实现了高性能碳/陶涂层制动盘的批量化制备;攻克了短纤模压碳/陶制动盘制备技术,成功开发了短纤碳/陶制 动盘产品(KBC-S 系列);推出了碳/陶摩擦副整体解决方案,打破了中国碳/陶制动系统被国外企业长期垄断的 局面。
金博碳陶实现了碳/陶制动盘从产品设计、配方开发、生产制造到应用匹配的全产业链的批量化制备,可为 下游车企提供高性能碳/陶摩擦副整体解决方案。目前,公司已与多家车企开展碳/陶制动盘的研发和试制,并成 为多家新能源头部车企及新势力造车品牌车企的碳/陶制动盘定点供应商,长纤碳/陶制动盘系列产品已形成批 量供货,并推出短纤碳/陶制动盘(KBC-S 系列),进一步丰富碳/陶制动盘产品体系。
公司短纤碳陶刹车盘的定价是 999 元,对比国外同行,价格降低了 90%。同时,金博股份和长华集团签订 战略合作协议,双方将共同开拓碳陶刹车盘应用市场,打破国外供应商在该领域的垄断。
公司已具备年产 40 万盘碳/陶制动盘的产能,并可根据下游市场需求情况快速规划、扩建产能。
4.11 天宜上佳:碳陶制动盘面向新能源车、高端乘用车、商用车以及特种车辆
天宜上佳致力于发展成为绿能新材料产品创新及产业化应用的平台型公司,主营业务已由高铁粉末冶金闸片业务,拓展至光伏新能源、汽车及航空航天等领域。在着力推动大交通和新能源领域碳陶新材料的产业化应 用过程中,目前已形成四大业务板块。
公司碳陶制动盘面向新能源车、高端乘用车、商用车以及特种车辆。天启智和作为国内新能源车、商用车 及特种车辆的主机厂及系统集成商供应商,主要从事高性能碳陶制动盘的研发、生产和销售,主要客户为国内 生产新能源车、商用车及特种车辆的主机厂及系统供应商,主要产品为新能源车、高端乘用车、商用车及特种 车辆碳陶制动盘。
公司与多家车企开展合作,根据客户技术输入提供解决方案,全力推动碳陶制动产品产业化应用。公司已 与 20 余家汽车主机厂商及供应链客户建立碳陶制动盘项目合作关系,获得某头部新能源车企重点车型碳陶盘 量产项目定点,已开始小批量、多批次样件供货;取得两家车企合格供应商资格以及多家车企试制供应商资格; 公司已与两家汽车主机厂签署战略合作协议,依托其品牌及平台,开展商用车、特种车辆高性能碳陶制动材料 核心部件研制开发工作,共同推进碳陶制动盘在商用汽车领域的应用。
地铁和商用重卡碳陶制动盘正在试验中。公司完成了陶瓷涂层碳陶制动盘开发,产品各项性能指标达到主 机厂要求。完成了地铁碳陶制动盘以及配套衬片的开发,各项台架验证试验进行中。完成商用重卡用碳陶制动 盘及其配套衬片的开发,开展了各项台架测试以及主机厂装车路试。
公司全力推动碳陶制动盘产业化建设,在四川江油产业园区加速布局 15 万套(60 万盘)碳陶制动盘产线。 公司已完成四川江油产业园厂房建设,超大规格化学气相沉积设备已完成安装调试并投入使用,部分预制体智 能针刺产线、连续渗硅产线、连续高温产线已完成安装调试,进入试制阶段,江油碳陶制动盘产线建设稳步推 进中。此外,江油产业园 1:1 台架实验室及理化实验室已完成建设。
4.12 中天火箭:布局 CMC 耐烧蚀部件,碳陶刹车盘实现小批交付
公司自成立以来主要从事小型固体火箭及其延伸产品的研发、生产和销售,以固体火箭总体设计技术为依 托,公司形成了增雨防雹火箭、探空火箭、小型制导火箭等系列化小型固体火箭业务;以固体火箭高性能材料 技术为基础,公司形成了炭/炭热场材料及固体火箭发动机耐烧蚀组件等炭/炭复合材料业务;以固体火箭发动机 多参量动态测试技术为支撑,公司形成了智能计重系统以及测控类系统集成等业务。
公司研发的碳陶复合材料产品主要应用于航空航天领域用热结构部件、光伏用热场材料、高温设备用先进 热场材料、车辆用高性能刹车等应用领域。
子公司超码科技的碳陶耐烧蚀部件产品包括 C/SiC 耐烧蚀部件、C/SiC-ZrC-TaC 耐烧部件和 SiC/SiC 耐烧蚀 结构件,其中:C/SiC 耐烧蚀部件主要用于航天火箭发动机的耐烧蚀系统,C/SiC-ZrC-TaC 耐烧部件主要用于临 近空间飞行器和高超声速飞行器的耐烧蚀系统,SiC/SiC 耐烧蚀结构件主要用于可重复使用的航天发动机和航空 发动机的热防护系统。2021 年,公司开展低成本碳陶复合材料制品的研制,开展了低成本碳陶复合材料产品的 小批量试制。公司碳/陶项目完成某型号低成本首件产品交付,并开展地面热试车试验;某型号一体化燃烧室喷 管组件产品通过地面热试车和飞行考核,为后续产品的研制奠定了技术基础。
2023 年,公司开展长纤碳陶非涂层盘、长纤碳陶涂层盘两大产品类型研制以及低成本制造碳陶刹车盘的研 究,截止 2023 年底,已完成两大产品的方案设计、工艺试验、试验验证,实现小批量交付应用,汽车用碳陶刹 车片产品与三个厂家开展台架检验。2024 年,公司计划碳陶刹车盘项目与 1-2 个主机厂或制动系统代理商建立合作,实现碳陶刹车盘的小批量供应。在 2024 年开展的第 95 届全国汽车配件交易会中,超码科技展出的乘用 车碳陶非涂层刹车盘、碳陶涂层刹车盘,重卡用碳陶刹车盘等一系列制动产品,充分展示了超码科技在制动领 域的产品创新。
4.13 博云新材:无人机用碳陶刹车盘组件完成设计鉴定及项目验收
公司主要从事航空机轮刹车系统及刹车材料、航天用碳/碳复合材料、高性能硬质合金和稀有金属粉体材料 等产品的研发、生产与销售,产品主要涉及航空、航天和民用工业等领域。公司的主导产品为军用、民用飞机 刹车副及航天用碳/碳复合材料,产品已应用在波音-737 系列、波音-757 系列、空客-320 系列、图-154 和多种军 用飞机以及多种型号火箭上。
公司较早开展碳陶刹车盘的研究,产品已应用于无人机领域。公司自 2017 年开展碳陶刹车盘组件的研制, 于 2018 年实现产品的定型,并继续研发新型碳陶刹车材料研究项目。2021 年,公司无人机用碳陶刹车盘组件 研制项目完成阶段性鉴定试验,2022 年完成设计鉴定和项目验收,推动形成碳陶材料刹车盘产品,扩展公司碳 基产品线,打开新的市场。
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