碳化硅陶瓷基復合材料行業深度報告:航空航天材料下一個藍海

　　1)為了提高航空發動機的推重比和降低燃料消耗,根本的措施是提高發動機的渦輪進口溫度。而渦輪前溫度與航空發動機熱端部件材料的高允許工作溫度直接相關。陶瓷基復合材料是21世紀中可替代高溫合金的發動機熱端結構選材料。
　　2)20世紀80年代,法國率先研制出SiC/SiC陶瓷基復合材料,并成功應用于M88-2發動機和F100型發動機。法國賽峰集團設計的陶瓷基復合材料(CMC)尾噴口在2015年6月16日搭載在CFM56-5B發動機上完成了次商業飛行。CFM公司針對單通道客機的新一代發動機LEAP-X預計于2016年投放市場。
　　3)GE公司預測:2013-2023年航空發動機市場對CMC的需求將遞增10倍。2013年6月GE投資1.25億美金建設1.16萬m2的生產基地。為確保高端SiC纖維的供應,2012年4月GE還攜手SNECMA對外發布,將聯合日本碳素公司合資成立NGS公司,生產和銷售“Nicalon”品牌SiC連續纖維。GE正努力將CMC應用到發動機的各種部件,預計到2016~2018年間將日產800個CMC成品部件。CFM準備從2016年開始由CFM56的生產逐漸過渡到LEAP-X發動機,到2020年實現年產1700臺發動機。為實現這一產能需求,計劃投資7.5億美元,在美國密西西比州埃利斯維爾新建和擴建廠房,總面積擴至139350m2,用于量產CMC材料部件。
　　4)SiC纖維位于SiC/SiC陶瓷基復合材料的上游,是整個產業鏈至關重要的一環。目前上僅日本和美國能批量提供通用級和商品級的SiC纖維,已實現產業化產能達百噸級的僅有日本碳公司和日本宇部興產株式會社。根據纖維組成、結構及性能的發展變化過程,先驅體法制備的SiC纖維可分為三代,代為高氧碳SiC纖維,第二代為低氧高碳含量SiC纖維,第三代為近化學比SiC纖維。
　　5)我國從20世紀80年代開始,就有張立同院士領導的西北工業大學研發團隊,以及中航工業復材中心、航天材料及工藝研究所、國防科大、中科院硅酸鹽研究所等單位先后跟蹤國際前沿啟動研發工作。我國研究SiC纖維的主要單位有國防科技大學、廈門大學等,并取得了卓有成效的成果;蘇州賽力菲陶纖有限公司是我成功實現連續SiC纖維產業化生產的企業。目前國內已經突破第二代SiC纖維和SiC/SiC復合材料研制關鍵技術,具備了構件研制和小批量生產能力,但在工程產業化方面與西方發達尚存在明顯差距。
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