碳化硅產(chǎn)業(yè)龍頭股蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)具備較大工業(yè)化空間碳化硅纖維具有高溫耐氧化性、高硬度、高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性和密度小等優(yōu)點(diǎn)，是最為理想的航空航天耐高溫、增強(qiáng)和隱身材料之一。SiC 纖維研制歷經(jīng)三代，國(guó)內(nèi)SiC 纖維技術(shù)達(dá)到國(guó)際水平，已經(jīng)突破第二代、第三代SiC 關(guān)鍵技術(shù)，但在工業(yè)化能力龍頭股方面仍存在巨大的發(fā)展?jié)摿�。由碳化硅纖維制備的SiC/SiC 復(fù)合材料在航空、航天、核能等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。據(jù)Stratistics MRC 預(yù)測(cè)，碳化硅纖維市場(chǎng)到2026 年將增長(zhǎng)至35.87 億美元，10 年復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)34.4％。而在發(fā)展中國(guó)家對(duì)新型裝備、發(fā)動(dòng)機(jī)研究推進(jìn)等因素的拉動(dòng)下，全球陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2021 年的88 億美元增長(zhǎng)到2031 年的250 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為11.0%（據(jù)Markets and Markets 預(yù)計(jì)）。

 

    SiC/SiC 耐熱性能優(yōu)異，將替代高溫合金概念股在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用高推重比是先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)龍頭股不斷追求的目標(biāo)，而隨著發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的提升，渦輪進(jìn)口溫度不斷提高，現(xiàn)有高溫合金材料體系難以滿足先進(jìn)航發(fā)。比如，現(xiàn)有推重比10 一級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度均達(dá)到了1500℃，推重比12~15 的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口平均溫度將超過(guò)1800℃以上，這遠(yuǎn)超高溫合金及金屬間化合物的使用溫度。目前，耐熱性能最好的鎳基高溫合金材料工作溫度只能達(dá)到1100℃左右。而SiC/SiC 使用溫度能提高到1650℃，被認(rèn)為是最理想的航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端結(jié)構(gòu)件材料。

 

    在歐美等航空發(fā)達(dá)國(guó)家，SiC/SiC 已在航空發(fā)動(dòng)機(jī)靜止件上得到實(shí)際應(yīng)用和批量生產(chǎn)，包括M53-2，M88，M88-2，F(xiàn)100，F(xiàn)119，EJ200，F(xiàn)414，F(xiàn)110，F(xiàn)136 等多種型號(hào)軍/民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)；在轉(zhuǎn)動(dòng)件的應(yīng)用上仍處于研制試驗(yàn)階段。國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)研究起步較慢，與國(guó)外工程化應(yīng)用研究存在巨大差距，但也已取得成果。2022 年1 月，由西北工業(yè)大學(xué)使用國(guó)產(chǎn)新型陶瓷基復(fù)合材料打造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體渦輪盤(pán)成功完成首次飛行試驗(yàn)驗(yàn)證，這也是國(guó)內(nèi)陶瓷基復(fù)合材料轉(zhuǎn)子件首次配裝平臺(tái)的空中飛行試驗(yàn)，也有利于推動(dòng)陶瓷基復(fù)合材料部件在無(wú)人機(jī)/靶機(jī)上大規(guī)模應(yīng)用。

 

    SiC 纖維通過(guò)電磁改性手段，發(fā)展成為最重要的高溫吸波材料之一

 

    隨現(xiàn)代無(wú)線電技術(shù)和雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，隱身技術(shù)作為提高武器系統(tǒng)生存、突防，尤其是縱深打擊能力的有效手段，已成為軍事強(qiáng)國(guó)角逐軍備高新技術(shù)的熱點(diǎn)。采用隱身材料技術(shù)是當(dāng)前最有效可行的雷達(dá)隱身手段。而對(duì)于應(yīng)用在特殊環(huán)境中的隱身材料，除了降低可探測(cè)性等基礎(chǔ)條件外，還要求材料具有良好的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性。例如，高速飛行隱身戰(zhàn)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)屋噴管、機(jī)翼邊緣和最錐帽等部位會(huì)面臨高溫氧化、高低溫反復(fù)沖擊的考驗(yàn)。SiC/SiC 不但具有優(yōu)異的力學(xué)性能、抗氧化性能和更長(zhǎng)的高溫使用壽命，還具有良好的吸波性能，滿足超高音速飛行器表面、發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口、巡航導(dǎo)彈冒頭端等武器裝備高溫部位的隱身需求，應(yīng)用前景廣闊。

 

    SiC 材料概念股具備小的中子吸收截面，適用于核反應(yīng)堆領(lǐng)域

 

    隨著對(duì)反應(yīng)堆安全問(wèn)題的日益重視，目前的商業(yè)水堆核電站幾乎全部使用的鋯合金燃燒元件被重新考慮，碳化硅SiC為包殼或基體材料的新型燃料元件成為新的研究熱點(diǎn)。燃料元件是核反應(yīng)堆的核心部件，其性能指標(biāo)直接影響反應(yīng)堆的安全性和經(jīng)濟(jì)性。SiC 具有高溫強(qiáng)度大、硬度高、耐磨損性好、抗熱沖擊性好、熱導(dǎo)率大以及抗氧化性強(qiáng)和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良特性，并且其小的中子吸收截面，低的固有活性和衰變熱，使其適用于核反應(yīng)堆領(lǐng)域，在輕水反應(yīng)堆、熔鹽反應(yīng)堆和氣冷快堆均有良好的應(yīng)用前景。

 

    目前，我國(guó)已形成以國(guó)防科大、西北工業(yè)大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)為研發(fā)中心的若干碳化硅纖維產(chǎn)業(yè)龍頭股集群。國(guó)防科大的碳化硅纖維技術(shù)產(chǎn)業(yè)化在蘇州、寧波等地開(kāi)展，廈門(mén)大學(xué)在福建與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)合作，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。

 

    風(fēng)險(xiǎn)提示

 

    新型裝備研制進(jìn)度、放量進(jìn)度不及預(yù)期等。

 

數(shù)據(jù)推薦

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