一、陶瓷基复合材料具备独特优势,主要应用于航空航天领域
陶瓷基复合材料(Ceramic MatrixComposites, CMCs)是战略性高温热结构材料。相比其他高温热结构材料,陶瓷基复合材料,耐高温、抗氧化性能优越,具有较高比强度和比刚度,广泛应用于航空航天、核电、汽车等领域。
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陶瓷基复合材料应用领域
应用领域 | 应用情况 |
航空 | SiCf/SiC 可实现耐高温、抗氧化、轻量化、长寿命,是航空发动机的热端理想材料,已批量应用于热端静止件,转动件的应用正在探索中。 |
核能 | SiCf/SiC 复合材料以其高熔点、高热导率、高温稳定性、较小的中子吸收截面、优良的中子辐照稳定性等优异性能,成为反应堆包层第一壁、流道插件、控制杆和分流器等的理想候选材料。 |
刹车 | Cf/SiC 具有良好的摩擦性和抗氧化性,而且摩擦性能对外界环境介质不敏感,有望成为传统粉末冶金和C/C 复合材料刹车材料的良好替代品。碳陶刹车盘已批量应用于汽车和飞机,在高铁上也已得到应用。 |
航天 | Cf/SiC 抗氧化能力弱于SiCf/SiC,但耐高温能力优于SiCf/SiC,可有效解决高超声速飞行器的防热需求和减重需求,还可用于火 箭发动机和卫星反射镜,在航天领域已实现成熟应用。 |
导弹天线罩 | 导弹天线罩需要具备承载、耐温、透波、耐蚀等多功能于一体,陶瓷基透波复合材料是天线罩透波材料的发展趋势。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。 |
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目前陶瓷基复合材料在航空航天领域的应用发展较快,根据数据,2022年全球航空航天领域在陶瓷基复合材料市场占比达到37%,随着航空航天景气度上行,预计未来几年航空航天仍将处于陶瓷基复合材料应用主导地位。
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二、碳化硅纤维增强、氧化物纤维增强陶瓷基复合材料市场空间广阔
陶瓷基复合材料可分为碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料、超高温陶瓷基复合材料、氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料四条技术路线。
碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料、氧化物纤维增强氧化物复合材料分别具备性能优势、成本优势,市场空间广阔。碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料耐高温性能较好,且相较于Cf/SiC,抗氧化性有大幅提升,目前技术成熟,应用范围广泛,可应用于高温高载部件;氧化物纤维增强氧化物复合材料中Al2O3材料易获取,制成纤维生产成本低,Al2O3/Al2O3 生产成本仅为SiCf/SiC复合材料的1/2;并且氧化物具有优秀的高温环境抗氧化性。
陶瓷基复合材料技术路线对比
类别 | 碳纤维增强碳化硅陶瓷基复台材料 | 碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料 | 超高温陶瓷基复合材料 | (氧化物)纤维增强氧化物陶瓷基复合材料 |
材料 | Cf/SiC | SiCf/SiC | Cf/ZrB2-SiC, Cf /HfB2-SiC, Cf /ZrC, Cf /HfC等 | Al203f/A1203, A1203f/mullite,mullite/mullite等 |
特点 | 耐高温(<1800℃) | 耐高温(<1650℃)、抗氧化性好 | 耐超高温(>=2000℃)、抗氧化性、良好抗震性、抗氧化、耐烧蚀 | 成本低、优异的高温抗氧化和抗水汽腐蚀性能 |
技术难点 | 氧化问题,低温抗氧化能力弱;碳纤维预制体编织技术落后 | SiCf/SiC在水氧环境下不稳定、氧化脆化现象明显;连接技术限制 | 实现重复长时间使用,避免Zr02相变破坏结构稳定性 | 层间剪切强度弱;热导率偏低形成较大的热应力;受氧化铝晶粒生长限制,服役温度受到很大限制 |
解决方法 | 热膨胀自愈合、玻璃相封填愈合 | 采用环境障碍涂层(EBCs)、新型的RE3Si2C2涂层;玻璃陶瓷连接、陶瓷先驱体连接、瞬态共晶相连接以及MAX相连接等 | 添加稀土元素 | 重点发展三维纤维织物增韧复合材料;研制更高耐温能力的纤维;采用FGI层能提升材料的服役温度;发展适用于P-Al203/A1203的热障涂层提升部件的服役温度 |
应用部位 | 组合襟翼、尾喷管调节器、飞机面板、刹车材料 | 喷管调节器、密封片、燃烧室火焰筒/内衬、涡轮转子叶片(高温高载部件)、商用航空发动机热端部件 | - | 喷嘴及中心部件、燃烧室衬套排气部件、密封片、发动机混合器、中心锥 |
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三、政策支持下我国陶瓷基复合材料展现出良好发展前景
陶瓷基复合材料的制备工艺分为纤维制备、预制体编织、纤维界面层制备、基体制备和增密、机加工成型几步。对于工作环境恶劣的CMC 组件,如航空发动机热端部件,还需制备环境障涂层。
CMC 工艺壁垒高,且外国对我国长期实施技术封锁,导致初期我国陶瓷基复合材料市场进展缓慢。近年来,随着国家针对陶瓷基复合材料、高性能陶瓷/纤维材料等新材料出台多项措施,推动陶瓷基复合材料的研发生产,并对陶瓷基复合材料标准进行规范,我国陶瓷基复合材料展现出良好的发展前景。
碳化硅纤维方面,早期SiC 纤维是我国CMC 产业的瓶颈环节,目前我国第二代碳化硅纤维已发布国家标准,标志着相关产业已经成熟,第三代SiC 纤维已实现技术突破,实验室研发的产品与日本同类型产品水平相近。氮化硅纤维方面,国内连续Si3N4 纤维已经实现批产,我国基本与美、日、德、法并跑。陶瓷基复合材料制备方面,我国CVI 工艺已实现工业化生产,PIP工艺较为成熟,MI 工艺也有相关单位及企业布局。
陶瓷基复合材料行业相关政策
时间 | 政策 | 主要内容 |
2011年 | 《工业转型升级规划(2011—2015年)》 | 对新材料产业发展做出规划,提出大力提升高性能纤维及其复合材料发展水平。 |
2017年 | 《“十三五”材料领域科技创新专项规划》 | 提出以陶瓷基复合材料等为重点,突破结构与复合材料制备及应用的关键共性技术,提升先进结构材料的国际竞争力。 |
2020年 | 《关于扩大战略性新兴产业投资,培育壮大新增长点增长极的指导意见》 | 指出加快新材料产业强弱项,加快在高性能纤维材料、高强高导耐热材料等领域形成突破。 |
2021年 | 《“十四五”原材料工业发展规划》 | 指出提升纤维新材料、复合材料等综合竞争力,攻克先进陶瓷材料。 |
2021年 | 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》 | 聚焦高端新材料,推动高性能陶瓷、无机非金属材料取得突破,加强高性能纤维及其复合材料的研发应用。 |
2021年 | 《2021年全国标准化工作要点》 | 提出持续开展新材料标准领航行动,推动碳纤维及其复合材料的标准研制。 |
2022年 | 《关于化纤工业高质量发展的指导意见》 | 提出研发第三代连续碳化硅纤维制备技术,突破氧化铝纤维、硅硼氮纤维、氧化错纤维等制备关键技术。 |
2022年 | 《鼓励外商投资产业目录〈2022年版)》 | 将高性能陶瓷基复合材料及其制品列在鼓励类中,鼓励外商投资。 |
2024年 | 《产业结构调整指导目录》(2024年本) | 包含多项先进陶瓷相关技术、产品及相关设备入选鼓励类目录,其中包含航空航天高性能陶瓷、碳化硅纤维等。 |
2024年 | 《重点新材料首批次应用示范指导目录(2024年版)》 | 对三类陶瓷基复合材料的性能(室温拉伸强度、拉伸模量、断裂韧性等)进行了规范。 |
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【目录大纲】
第一章 2019-2023年中国陶瓷基复合材料行业发展概述
第一节 陶瓷基复合材料行业发展情况概述
一、陶瓷基复合材料行业相关定义
二、陶瓷基复合材料特点分析
三、陶瓷基复合材料行业基本情况介绍
四、陶瓷基复合材料行业经营模式
1、生产模式
2、采购模式
3、销售/服务模式
五、陶瓷基复合材料行业需求主体分析
第二节 中国陶瓷基复合材料行业生命周期分析
一、陶瓷基复合材料行业生命周期理论概述
二、陶瓷基复合材料行业所属的生命周期分析
第三节 陶瓷基复合材料行业经济指标分析
一、陶瓷基复合材料行业的赢利性分析
二、陶瓷基复合材料行业的经济周期分析
三、陶瓷基复合材料行业附加值的提升空间分析
第二章 2019-2023年全球陶瓷基复合材料行业市场发展现状分析
第一节 全球陶瓷基复合材料行业发展历程回顾
第二节 全球陶瓷基复合材料行业市场规模与区域分布情况
第三节 亚洲陶瓷基复合材料行业地区市场分析
一、亚洲陶瓷基复合材料行业市场现状分析
二、亚洲陶瓷基复合材料行业市场规模与市场需求分析
三、亚洲陶瓷基复合材料行业市场前景分析
第四节 北美陶瓷基复合材料行业地区市场分析
一、北美陶瓷基复合材料行业市场现状分析
二、北美陶瓷基复合材料行业市场规模与市场需求分析
三、北美陶瓷基复合材料行业市场前景分析
第五节 欧洲陶瓷基复合材料行业地区市场分析
一、欧洲陶瓷基复合材料行业市场现状分析
二、欧洲陶瓷基复合材料行业市场规模与市场需求分析
三、欧洲陶瓷基复合材料行业市场前景分析
第六节 2024-2031年世界陶瓷基复合材料行业分布走势预测
第七节 2024-2031年全球陶瓷基复合材料行业市场规模预测
第三章 中国陶瓷基复合材料行业产业发展环境分析
第一节 我国宏观经济环境分析
第二节 我国宏观经济环境对陶瓷基复合材料行业的影响分析
第三节 中国陶瓷基复合材料行业政策环境分析
一、行业监管体制现状
二、行业主要政策法规
三、主要行业标准
第四节 政策环境对陶瓷基复合材料行业的影响分析
第五节 中国陶瓷基复合材料行业产业社会环境分析
第四章 中国陶瓷基复合材料行业运行情况
第一节 中国陶瓷基复合材料行业发展状况情况介绍
一、行业发展历程回顾
二、行业创新情况分析
三、行业发展特点分析
第二节 中国陶瓷基复合材料行业市场规模分析
一、影响中国陶瓷基复合材料行业市场规模的因素
二、中国陶瓷基复合材料行业市场规模
三、中国陶瓷基复合材料行业市场规模解析
第三节 中国陶瓷基复合材料行业供应情况分析
一、中国陶瓷基复合材料行业供应规模
二、中国陶瓷基复合材料行业供应特点
第四节 中国陶瓷基复合材料行业需求情况分析
一、中国陶瓷基复合材料行业需求规模
二、中国陶瓷基复合材料行业需求特点
第五节 中国陶瓷基复合材料行业供需平衡分析
第五章 中国陶瓷基复合材料行业产业链和细分市场分析
第一节 中国陶瓷基复合材料行业产业链综述
一、产业链模型原理介绍
二、产业链运行机制
三、陶瓷基复合材料行业产业链图解
第二节 中国陶瓷基复合材料行业产业链环节分析
一、上游产业发展现状
二、上游产业对陶瓷基复合材料行业的影响分析
三、下游产业发展现状
四、下游产业对陶瓷基复合材料行业的影响分析
第三节 我国陶瓷基复合材料行业细分市场分析
一、细分市场一
二、细分市场二
第六章 2019-2023年中国陶瓷基复合材料行业市场竞争分析
第一节 中国陶瓷基复合材料行业竞争现状分析
一、中国陶瓷基复合材料行业竞争格局分析
二、中国陶瓷基复合材料行业主要品牌分析
第二节 中国陶瓷基复合材料行业集中度分析
一、中国陶瓷基复合材料行业市场集中度影响因素分析
二、中国陶瓷基复合材料行业市场集中度分析
第三节 中国陶瓷基复合材料行业竞争特征分析
一、 企业区域分布特征
二、企业规模分布特征
三、企业所有制分布特征
第七章 2019-2023年中国陶瓷基复合材料行业模型分析
第一节 中国陶瓷基复合材料行业竞争结构分析(波特五力模型)
一、波特五力模型原理
二、供应商议价能力
三、购买者议价能力
四、新进入者威胁
五、替代品威胁
六、同业竞争程度
七、波特五力模型分析结论
第二节 中国陶瓷基复合材料行业SWOT分析
一、SOWT模型概述
二、行业优势分析
三、行业劣势
四、行业机会
五、行业威胁
六、中国陶瓷基复合材料行业SWOT分析结论
第三节 中国陶瓷基复合材料行业竞争环境分析(PEST)
一、PEST模型概述
二、政策因素
三、经济因素
四、社会因素
五、技术因素
六、PEST模型分析结论
第八章 2019-2023年中国陶瓷基复合材料行业需求特点与动态分析
第一节 中国陶瓷基复合材料行业市场动态情况
第二节 中国陶瓷基复合材料行业消费市场特点分析
一、需求偏好
二、价格偏好
三、品牌偏好
四、其他偏好
第三节 陶瓷基复合材料行业成本结构分析
第四节 陶瓷基复合材料行业价格影响因素分析
一、供需因素
二、成本因素
三、其他因素
第五节 中国陶瓷基复合材料行业价格现状分析
第六节 中国陶瓷基复合材料行业平均价格走势预测
一、中国陶瓷基复合材料行业平均价格趋势分析
二、中国陶瓷基复合材料行业平均价格变动的影响因素
第九章 中国陶瓷基复合材料行业所属行业运行数据监测
第一节 中国陶瓷基复合材料行业所属行业总体规模分析
一、企业数量结构分析
二、行业资产规模分析
第二节 中国陶瓷基复合材料行业所属行业产销与费用分析
一、流动资产
二、销售收入分析
三、负债分析
四、利润规模分析
五、产值分析
第三节 中国陶瓷基复合材料行业所属行业财务指标分析
一、行业盈利能力分析
二、行业偿债能力分析
三、行业营运能力分析
四、行业发展能力分析
第十章 2019-2023年中国陶瓷基复合材料行业区域市场现状分析
第一节 中国陶瓷基复合材料行业区域市场规模分析
一、影响陶瓷基复合材料行业区域市场分布的因素
二、中国陶瓷基复合材料行业区域市场分布
第二节 中国华东地区陶瓷基复合材料行业市场分析
一、华东地区概述
二、华东地区经济环境分析
三、华东地区陶瓷基复合材料行业市场分析
(1)华东地区陶瓷基复合材料行业市场规模
(2)华东地区陶瓷基复合材料行业市场现状
(3)华东地区陶瓷基复合材料行业市场规模预测
第三节 华中地区市场分析
一、华中地区概述
二、华中地区经济环境分析
三、华中地区陶瓷基复合材料行业市场分析
(1)华中地区陶瓷基复合材料行业市场规模
(2)华中地区陶瓷基复合材料行业市场现状
(3)华中地区陶瓷基复合材料行业市场规模预测
第四节 华南地区市场分析
一、华南地区概述
二、华南地区经济环境分析
三、华南地区陶瓷基复合材料行业市场分析
(1)华南地区陶瓷基复合材料行业市场规模
(2)华南地区陶瓷基复合材料行业市场现状
(3)华南地区陶瓷基复合材料行业市场规模预测
第五节 华北地区陶瓷基复合材料行业市场分析
一、华北地区概述
二、华北地区经济环境分析
三、华北地区陶瓷基复合材料行业市场分析
(1)华北地区陶瓷基复合材料行业市场规模
(2)华北地区陶瓷基复合材料行业市场现状
(3)华北地区陶瓷基复合材料行业市场规模预测
第六节 东北地区市场分析
一、东北地区概述
二、东北地区经济环境分析
三、东北地区陶瓷基复合材料行业市场分析
(1)东北地区陶瓷基复合材料行业市场规模
(2)东北地区陶瓷基复合材料行业市场现状
(3)东北地区陶瓷基复合材料行业市场规模预测
第七节 西南地区市场分析
一、西南地区概述
二、西南地区经济环境分析
三、西南地区陶瓷基复合材料行业市场分析
(1)西南地区陶瓷基复合材料行业市场规模
(2)西南地区陶瓷基复合材料行业市场现状
(3)西南地区陶瓷基复合材料行业市场规模预测
第八节 西北地区市场分析
一、西北地区概述
二、西北地区经济环境分析
三、西北地区陶瓷基复合材料行业市场分析
(1)西北地区陶瓷基复合材料行业市场规模
(2)西北地区陶瓷基复合材料行业市场现状
(3)西北地区陶瓷基复合材料行业市场规模预测
第十一章 陶瓷基复合材料行业企业分析(随数据更新有调整)
第一节 企业
一、企业概况
二、主营产品
三、运营情况
1、主要经济指标情况
2、企业盈利能力分析
3、企业偿债能力分析
4、企业运营能力分析
5、企业成长能力分析
四、公司优 势分析
第二节 企业
一、企业概况
二、主营产品
三、运营情况
四、公司优劣势分析
第三节 企业
一、企业概况
二、主营产品
三、运营情况
四、公司优势分析
第四节 企业
一、企业概况
二、主营产品
三、运营情况
四、公司优势分析
第五节 企业
一、企业概况
二、主营产品
三、运营情况
四、公司优势分析
第六节 企业
一、企业概况
二、主营产品
三、运营情况
四、公司优势分析
第七节 企业
一、企业概况
二、主营产品
三、运营情况
四、公司优势分析
第八节 企业
一、企业概况
二、主营产品
三、运营情况
四、公司优势分析
第九节 企业
一、企业概况
二、主营产品
三、运营情况
四、公司优势分析
第十节 企业
一、企业概况
二、主营产品
三、运营情况
四、公司优势分析
第十二章 2024-2031年中国陶瓷基复合材料行业发展前景分析与预测
第一节 中国陶瓷基复合材料行业未来发展前景分析
一、陶瓷基复合材料行业国内投资环境分析
二、中国陶瓷基复合材料行业市场机会分析
三、中国陶瓷基复合材料行业投资增速预测
第二节 中国陶瓷基复合材料行业未来发展趋势预测
第三节 中国陶瓷基复合材料行业规模发展预测
一、中国陶瓷基复合材料行业市场规模预测
二、中国陶瓷基复合材料行业市场规模增速预测
三、中国陶瓷基复合材料行业产值规模预测
四、中国陶瓷基复合材料行业产值增速预测
五、中国陶瓷基复合材料行业供需情况预测
第四节 中国陶瓷基复合材料行业盈利走势预测
第十三章 2024-2031年中国陶瓷基复合材料行业进入壁垒与投资风险分析
第一节 中国陶瓷基复合材料行业进入壁垒分析
一、陶瓷基复合材料行业资金壁垒分析
二、陶瓷基复合材料行业技术壁垒分析
三、陶瓷基复合材料行业人才壁垒分析
四、陶瓷基复合材料行业品牌壁垒分析
五、陶瓷基复合材料行业其他壁垒分析
第二节 陶瓷基复合材料行业风险分析
一、陶瓷基复合材料行业宏观环境风险
二、陶瓷基复合材料行业技术风险
三、陶瓷基复合材料行业竞争风险
四、陶瓷基复合材料行业其他风险
第三节 中国陶瓷基复合材料行业存在的问题
第四节 中国陶瓷基复合材料行业解决问题的策略分析
第十四章 2024-2031年中国陶瓷基复合材料行业研究结论及投资建议
第一节 观研天下中国陶瓷基复合材料行业研究综述
一、行业投资价值
二、行业风险评估
第二节 中国陶瓷基复合材料行业进入策略分析
一、行业目标客户群体
二、细分市场选择
三、区域市场的选择
第三节 陶瓷基复合材料行业营销策略分析
一、陶瓷基复合材料行业产品策略
二、陶瓷基复合材料行业定价策略
三、陶瓷基复合材料行业渠道策略
四、陶瓷基复合材料行业促销策略
第四节 观研天下分析师投资建议
图表详见报告正文······