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2026陶瓷基复合材料产业链:GE一体化供应链领跑全球,国内产学研融合与CVI/PIP/RMI多工艺联用|申万宏源
申万宏源拆解陶瓷基复合材料全产业链:GE从纤维到零部件一体化、日本碳素产能120吨/年,国内上游SiC纤维三大产业集群、中游校企合作主导,CVI/PIP/RMI多工艺联用趋势。
 2026-07-30
 国防军工
 46页
48张图表
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国防军工行业材料强国之陶瓷基复合材料报告系列之一:陶瓷基复材牵引航空航天材料新方向产业化提速开启广阔空间-250206(46页) 查看报告
陶瓷基复合材料(CMC)被GE称为"代替高温合金引发发动机材料革命"的关键材料,其产业链跨越上游纤维制备、中游复材制造到下游航空航天应用。申万宏源研究报告系统梳理了全球CMC产业链的竞争格局——日本碳素与GE构建一体化供应体系、国内依托国防科大等高校形成三大产业集群——并从技术路线、产能布局和商业模式三个维度,剖析了CMC产业链的核心价值环节与投资逻辑。

CMC产业链全景——从纤维到应用的三层架构

CMC产业链涵盖上游原材料、中游复材制造和下游应用三大环节。上游以增强纤维为核心,主要包括碳化硅纤维(SiC纤维)、碳纤维和氮化硅纤维,其中SiC纤维是驱动SiC/SiC CMC技术发展的核心材料。中游聚焦复材构件的研发与制造,涉及预制体编织、界面层制备、基体增密和机加工成型等复杂工艺。下游应用集中在航空发动机、航天飞行器、核能及刹车等高端制造领域。

SiC/SiC CMC的制备流程可分为六个关键步骤:SiC纤维制备→预制体成型→界面层制备→基体增密→机加工成型→环境障涂层制备。其中纤维制备居核心地位,其性能直接影响编织预制体和最终部件的力学特性。基体增密环节的CVI(化学气相渗透)、PIP(先驱体浸渍裂解)和RMI(反应熔渗)三种工艺各有优劣,多工艺联用已成为未来制备SiC/SiC复合材料构件的重要发展方向。

当前国内已建成相对完善的CMC产业链。上游SiC纤维形成以国防科技大学、厦门大学和中南大学为研发中心的三个产业集群;中游由依托高校及科研院所开展产学研合作的民营企业和军工央企集团子公司主导;下游航空航天等领域需求正快速释放。

上游SiC纤维——国产替代的核心战场

SiC纤维制备在CMC产业链中居于核心地位。先驱体转化法(PD法)是目前技术最为成熟的连续SiC纤维制备方法,以聚碳硅烷为先驱体,经纺丝、不熔化处理、高温烧成等工艺制成。根据纤维组成、结构及性能,SiC纤维可分为三代:第一代为高氧碳纤维(耐温≤1300℃),第二代为低氧高碳纤维(耐温≤1300℃),第三代接近化学计量比(耐温>1700℃)。

全球SiC纤维产能高度集中。日本碳素公司(Nippon Carbon)产能约120吨/年,是全球领军企业,与GE、法国赛峰合资成立NGS Advanced Fiber,实现从纤维生产到CMC部件制造的垂直整合。日本宇部公司(Ube Industries)和美国道康宁公司同样是主要供应商,商品号分别为Tyranno系列和Sylramic。

国内SiC纤维已实现从研发到产业化的突破。火炬电子与厦门大学合作,已建成第二代、第三代SiC纤维10吨级产业化生产线,规划总产能100吨。苏州赛菲、众兴新材依托国防科技大学技术,建成第二代SiC纤维10吨级产线。第三代SiC纤维仅火炬电子实现量产,国内供应高度依赖进口,国产替代空间巨大。

中游复材制造——多工艺联用与GE一体化模式

中游复材制造的核心在于基体增密工艺的选择与组合。CVI工艺以气相先驱体在纤维表面裂解沉积,结晶度高、可近净成型,但制备周期长达90天,表面易封孔。PIP工艺先驱体分子可设计、成本较低,适合大尺寸复杂构件,但孔隙率较高(10%-20%)。RMI工艺简单高效、一次成型、致密度高,但渗硅温度高达1600-1700℃,易残留12%-18%的残余硅。

单一工艺各有局限,多工艺联用成为发展趋势。CVI-PIP、CVI-RMI和PIP-RMI等组合工艺可扬长避短——CVI制备高质量界面层,PIP或RMI实现快速增密。法国以CVI为核心技术领先全球,德国侧重RMI和PIP,美国GE公司以RMI工艺为主实现CMC规模化生产。

GE公司构建了一体化供应链体系:上游依赖日本碳素SiC纤维,中游自建CMC产线,下游直接应用于LEAP、GE9X等发动机。GE航空已将CMC广泛应用于燃烧室衬管、导向叶片、涡轮外环、转子叶片等零件,每台LEAP发动机配备18个CMC涡轮外环。GE的垂直整合模式为国内企业提供了重要的商业范本。

下游应用与市场格局

全球CMC市场由美欧主导,前五大厂商(GE、Safran、CoorsTek、Rolls-Royce、COI Ceramics)合计占约52%市场份额。GE位居全球首位,赛峰在CVI工艺上技术领先,罗·罗公司聚焦氧化物/氧化物CMC的应用。

国内市场参与者以校企合作模式为主。西安鑫垚依托西北工业大学张立同院士团队,是国内首个CMC产业化公司,已建成全国首个陶瓷基复合材料智能制造园(投资21亿元、规划100吨/年产量)。睿创新材依托中科院上海硅酸盐研究所董绍明院士团队,C/SiC光机产品已配套多颗高分系列卫星在轨应用。华秦科技2023年设立子公司布局董绍明院士团队的航发用CMC产业化项目。中航高科设立超高温复合材料研究室,具备PIP工艺特色的小批量生产能力。

申万宏源认为,在国内军工装备升级换代的确定性需求与CMC国产替代加速的背景下,上下游协同发展、产学研深度融合的企业将率先受益于行业高速发展期。
CMC产业链主要参与企业
产业链环节主要企业核心能力
上游SiC纤维火炬电子(立亚新材)、苏州赛菲、众兴新材、泽睿新材火炬电子已建二代/三代SiC纤维10吨级产线,规划100吨;泽睿新材20吨/年产能
上游Si3N4纤维火炬电子、山东工陶院、国防科大、厦门大学透波Si3N4纤维5吨级产能,已具备批产能力
中游CMC制造西安鑫垚、华秦科技、睿创新材、中航高科、航材股份西安鑫垚智能制造园100吨/年;华秦科技布局航发CMC产业化
下游应用航发集团、各大军工主机厂、商飞等军机升级换代+C919量产驱动CMC需求
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