航空发动机革新浪潮下，CMC材料市场空间有多大？

本篇文章的部分核心观点、图表及数据，出自中泰证券于2024年10月8日发布的报告《陶瓷基复合材料专题报告：新型热结构材料战略地位凸显，产业化应用拐点将至》，如需获得原文，请前往文末下载。

陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites，简称CMC）是一种新型的高温热结构材料，因其卓越的耐高温、抗氧化、低密度特性，在航空航天、先进核能等高端领域展现出巨大的应用潜力。随着航空发动机技术的不断迭代，对材料的耐高温性能和轻量化要求日益提高，CMC材料的战略地位日益凸显。本文将从航发迭代对CMC材料的需求、先进核能市场对CMC的广阔需求，以及航天领域对CMC材料的应用前景三个角度，探讨CMC材料的产业化拐点及其市场空间。

关键词：陶瓷基复合材料（CMC）、航空发动机、先进核能、航天市场、耐高温、轻量化

航空发动机迭代，CMC材料迎来产业化拐点

随着航空技术的不断进步，新一代航空发动机正向着更高效率、更轻量化的方向发展。在这一过程中，传统的高温合金材料已经逐渐接近其性能极限，难以满足新一代发动机对于材料的苛刻要求。CMC材料以其优异的耐高温、抗氧化和低密度特性，成为航空发动机热端部件的理想选择。据中泰证券研究所报告显示，国外CMC材料在航空发动机中温中载静止件上的应用已进入批产阶段，未来将遵循“中温中载—高温中载—高温高载”的路径实施验证及工程化应用。国内航发型号更迭需求的释放叠加技术体系的初步成熟，预示着国产四代航发有望成为CMC材料规模化应用的平台。此外，据测算，国内军用/商用航发CMC市场空间或于2028年达到200亿元，这一数据不仅体现了CMC材料在航空发动机领域的巨大潜力，也标志着CMC材料产业化应用的拐点即将到来。

CMC材料在先进核能市场的广阔需求

在先进核能领域，CMC材料同样展现出广泛的应用前景。SiCf/SiC复合材料因其出色的高温强度、辐照稳定性、化学稳定性和低感生放射性，成为聚变堆和先进裂变反应堆重要的候选结构材料。随着第四代先进核能系统的发展，SiCf/SiC复合材料也成为其中关键结构部件的重要候选材料。例如，作为高温反应堆的核燃料/吸收体的包壳材料、铅基堆的结构容器材料和熔盐堆的热工水力段等。此外，SiCf/SiC复合材料在聚变堆中的应用主要是在包层的第一壁、偏滤器以及流道插件等部件上。这些应用场景对材料的耐高温、抗辐照和化学稳定性提出了极高的要求，而CMC材料恰恰能够满足这些要求。随着全球对核能安全的重视和第四代核电技术的推进，CMC材料在先进核能市场的需求有望进一步扩大。

CMC材料在航天领域的应用前景

航天领域对材料的要求极为苛刻，尤其是在航天器的热防护系统、火箭发动机以及卫星反射镜等方面。CMC材料因其出色的高温性能和抗氧化特性，确保航天飞行器能够有效地应对极端的热环境。在航天飞行器热结构方面，Cf/SiC复合材料的发展，使飞行器的承载结构和放热一体化，在热结构材料的构件中包括航天飞机和导弹的鼻锥、导翼、机翼和盖板等。此外，Cf/SiC复合材料在火箭发动机上的应用也日益广泛，其耐热冲击性高、对液体推进剂化学稳定性高、耐高温且具有较高抗蠕变性，作为耐烧蚀材料和高温结构材料在火箭发动机上得到广泛应用。在卫星反射镜方面，Cf/SiC复合材料密度较低，刚度高，在低温下热膨胀系数小及导热性能良好，热性能和力学性能都比较理想，而且可以得到极好的表面抛光，是一种十分理想的卫星反射镜基座材料。随着航天技术的不断进步和深空探测任务的增多，CMC材料在航天领域的应用前景将更加广阔。

总结

CMC材料以其独特的性能优势，在航空发动机、先进核能以及航天领域展现出巨大的应用潜力。随着航空发动机技术的迭代、先进核能市场的发展以及航天技术的不断进步，CMC材料的市场需求将持续增长。预计到2028年，国内军用/商用航发CMC材料市场空间将达到200亿元，这一数据不仅体现了CMC材料在航空发动机领域的巨大潜力，也标志着CMC材料产业化应用的拐点即将到来。同时，在先进核能和航天领域，CMC材料的应用前景同样广阔，有望成为推动这些领域技术进步的关键材料。随着CMC材料技术的不断成熟和成本的逐渐降低，其在高端应用市场的份额将进一步扩大，为相关产业的发展注入新的动力。