百億賽道！這類陶瓷材料全球競速中

陶瓷基復合材料（Ceramic Matrix Composites, CMC）作為先進材料領域的戰略方向，通過將高強度纖維、晶須或顆粒與陶瓷基體復合，突破了傳統陶瓷的脆性瓶頸，實現了耐高溫、輕量化與高韌性的協同優化。隨著航空航天、能源動力等領域對材料性能要求的持續提升，CMC正從實驗室走向規?；瘧茫浼夹g迭代與成本控制成為推動產業升級的關鍵。

據易高資本數據，2024年全球陶瓷基復合材料市場規模約為144 億美元。從應用場景來看，航空及國防產品占比高達約39.6%，顯然是接下來的重點應用方向之一。從材料種類來看，非氧化物陶瓷基復合材料（如SiC等）占比約68.8%。根據Global Market Insights預測，未來10年陶瓷基復合材料全球市場有望維持10%的復合增長。

對CMC的需求持續增長，這得益于其相比于金屬，能夠顯著減輕重量并在更高溫度下保持性能。這直接提升了發動機、工業流程以及清潔能源技術的效率，同時降低了燃料/電力消耗和排放。強大的CMC熱保護系統使可重復使用運載火箭成為可能，而CMC火箭噴嘴（如Firefly Aerospace正在開發的型號）可減重50%，從而增加有效載荷。電動汽車的電池外殼需要輕質熱防護，而高超聲速飛行器則需要能承受數千攝氏度氣動加熱的前緣材料、雷達透明天線罩等結構。

為應對此需求，過去幾年見證了新材料、新工藝、新供應商和新產能的激增。

歐洲：全產業鏈領先

歐洲在CMC領域，特別是在材料體系、自動化制造和航天應用方面，展現出強大的全產業鏈能力和技術領先性。

奧地利Isovolta：憑借其作為飛機內飾層壓板和預浸料生產商的數十年經驗，開發了CERAPREG，將二氧化硅纖維與硅鋁酸鹽基體結合，可承受高達900°C的溫度，且成本遠低于傳統CMC。其二氧化硅纖維純度＞95%，賦予了材料類似石英的介電性能，對雷達透明蓋板和天線罩極具吸引力。

Rath AG（奧地利公司，纖維產自德國）：在德國門興格拉德巴赫工廠生產Altra Flex連續氧化鋁陶瓷纖維，初始產能為10噸/年，分為M75莫來石、MK85莫來石剛玉和K99剛玉三個等級。

意大利CIRA與Petroceramics：獲得ISiComp C/C-SiC材料的專利，并采用新型液態硅滲透（LSI）工藝，縮短了制造時間和成本。該工藝在LSI期間實現原位連接，還在組件頂部生長了一層SiC層，增強了連接性和抗氧化性，并可在任務之間重新施加。

意大利K3RX：該公司基于CNR的專利技術，專注于能在>2000°C下使用的UHTCMC。材料已在2200°C下測試30分鐘，2500°C下測試5分鐘，消融接近于零。已生產用于飛行任務的前緣、襟翼和噴嘴，以及TPS瓷磚和UHTCMC緊固件。

德國FOX Composites：該公司是DLR的衍生公司，致力于發展氧化物 CMC (OCMC)的大規模生產。其開發出兩種核心工藝：真空輔助漿料灌注（VASI） 和灌注制造氧化物CMC（IFOX） 工藝。IFOX類似RTM，使用正負模半定義形狀，可實現高自動化、短處理時間和并行化生產。公司正在建立試點生產線，目標產能為每天10-20個零件，最終目標是每年生產數千至一萬個零件。

英國HTMS：該公司旨在解決英國本土CMC供應鏈能力不足的問題。其核心技術是一種新型基質化學，可在500-600°C以下固化（傳統Ox-Ox需1000°C以上），目標是實現室溫至200°C固化，從而允許現有復合材料供應鏈使用其預浸料。公司產品使用玄武巖、氧化鋁等商品纖維，并避免了燒結步驟。

英國羅羅公司：該公司采用CVI+MI 連用工藝制備 SiC/SiC 陶瓷基復合材料密封片，并計劃在2025年前后將噴管、渦輪外環整環部件等應用于發動機。此外，羅羅公司的“超扇”（UltraFan）發動機將采用耐高溫的陶瓷基復合材料部件以提高燃燒效率。

荷蘭Arceon：該公司生產名為Carbeon的C/C-SiC CMC。其采用熔體滲透工藝，僅需一個致密化循環（1周），孔隙率可達1-3%，而無需纖維涂層。目前已成功測試高超音速飛行器前緣，并瞄準火箭發動機噴嘴、電池外殼和工業部件。

法國賽峰集團：經歷了長期的投資和研發，賽峰公司最終于2015年獲得了世界首個陶瓷基復合材料部件的適航認證。2015年至今，陶瓷基復合材料部件已在軍用以及民用航空航天領域有了初具規模的應用，在核能領域也處在向終端應用靠攏的發展階段。

美國：技術創新，軍用驅動

美國的CMC發展由初創公司、研究機構和軍方需求共同驅動，側重于顛覆性工藝和降低成本。

GE：GE全球研發中心和工業部門已致力于研究陶瓷基復合材料的商業化應用20余年，建立了美國第一個完全集成的CMC供應鏈。其通過收購德國CVC公司，掌握了CVI與PIP復合工藝，其CMC渦輪葉片已應用于LEAP-1B發動機，累計飛行超1000萬小時。

GE航空的CMC零件應用

SRI International：開發無滲透C/C-SiC，大幅縮短制造周期。SRI的Junhua Austin Wei團隊致力于通過消除硅滲透來降低CMC成本。

NASA：研制直徑1.6m的Ox/Ox（氧化物/氧化物）復合材料噴管，通過AE3007發動機1200℃熱試車考核，成本較鈮合金降低50%。

Advanced Ceramic Fibers (ACF)：該公司擁有直接轉換工藝（DCP）專利，該工藝能在數秒內將碳纖維絲束中的每根纖維轉化為表面覆蓋30-500納米厚SiC（或其他金屬碳化物）的FiBar產品。這使得碳纖維能在真空中承受高達3940°C的溫度。該涂層同時充當界面脫粘層，取代了傳統的CVD涂層。已制造出UHTCMC渦輪發動機葉片、緊固件，并經受住了2900°C的等離子炬測試。

Americarb：該公司專注于生產最高溫度可達2500°C的C/C和特種石墨，供應板材、管材、爐具/支架和定制零件。公司支持國防、航天、核能、電池、燃料電池和氫電解等領域的應用，并正在開發OCMC和SiC產能。

亞太地區：擴大產能，融入全球供應鏈

日本碳素：壟斷高性能SiC纖維供應，全球市占率超70%。目前，國外能夠實現碳化硅纖維商業化出售的公司只有日本碳素公司（Nicalon系列）、日本宇部公司（ZMI和Tyranno系列）、美國道康寧公司（Syramic纖維）和NASA（Syramic-iBN纖維）。美國GE公司已經大量使用日本碳素公司的Nicalon纖維制備SiC/SiC導向葉片以及渦輪外環等部件，應用于其商業化的發動機中。

日本東麗：公司聚焦氧化物/氧化物CMC，通過溶膠-凝膠法實現Al2O3纖維與基體的低損傷復合，成本較非氧化物體系降低40%。

近些年，我國相關企業投入研發、加強產學研合作等方式，行業得到了較大發展，并在技術追趕方面實現了多個關鍵技術突破，國產替代進程不斷加速。

陶瓷基復合材料產業鏈主要環節及公司

SiC纖維方面：我國已形成以國防科大、廈門大學和中南大學為研發中心的三個產業集群。其中第二代碳化硅纖維已發布國家標準，產業趨于成熟，火炬電子、蘇州賽菲和眾興新材均建成年產10噸級產線；第三代碳化硅纖維也實現了技術突破，實驗室研發產品與日本同類型產品水平相近，不過目前僅火炬電子實現量產，國內供應高度依賴進口，國產替代空間巨大。

氮化物陶瓷纖維方面：國內主要研制單位為山東工陶院、國防科技大學和廈門大學，已具備批產能力。雖然國內氮化物陶瓷纖維的發展稍晚于國外，但是基礎研究發展很快，基本形成了與美、日、德、法并跑的科研格局。

在AI2O3纖維方面：2022年，上海榕融新材料在臨港新片區投產的先進制造基地一期項目，產能達700噸，突破了國內Al2O3連續纖維大規模工業化生產的技術瓶頸。該公司由此成為世界第三家、中國首家具備該纖維量產能力的企業，填補了國內高性能纖維材料空白，為Al2O3/Al2O3CMC產業化應用奠定基礎。

在制備工藝方面：CVI工藝已實現工業化生產，PIP工藝較為成熟，MI工藝也有相關單位及企業布局。在剎車、飛行器防熱等領域，碳陶剎車盤已批量應用于汽車、飛機和高鐵等。在航空發動機領域，第三代SiC纖維的生產以及CMC在航發上尚未實現規?；こ虘谩?/p>

來源：
復合材料：全球陶瓷基復合材料競速：最新技術、產能布局與戰略合作全解析
觀研報告網：陶瓷基復合材料為何成為大國競爭的關鍵材料？
天瑞豐年：百億賽道！陶瓷基復材（CMC）未來可期
張巖：GE的陶瓷基復合材料發展概述