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$火炬电子(SH603678)$ 陶瓷基复合材料——热端构件理想材料,产业拐点渐行渐近
陶瓷基复材:跨代航发热端部件新型结构材料,下一代战机0到1超额增值环节
目前推重比10一级的航空发动机涡轮进口温度达到1500℃,已经达到金属材料的耐温极限。而陶瓷基复材的工作温度高达1650℃,且密度仅为高温合金密度的1/3,能提升航空发动机推重比,且能延长极端高温环境下航空发动机服役寿命。陶瓷基复合材料(CMC)与金属基复合材料(MMC)、聚合物基复合材料(PMC)并列为三大复合材料,由陶瓷基体、增强纤维和界面层构成,以纤维作为增强相、以陶瓷基体为连续相。已在航空发动机上得到应用的主要有碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC/SiC)和氧化物纤维增强氧化物复合材料(Ox/Ox)两种。
他山之石:新材料广受关注,国外航发OEM公司积极布局陶瓷基复合材料业务
欧美国家对CMC高度重视,目前海外发动机调节片/密封片、涡轮外环、混合器/中心体等已进入批生产阶段;燃烧室火焰筒、涡轮导向叶片等正进行全寿命验证;而涡轮叶片和涡轮叶盘等已进入发动机测试,基于先易后难的发展思路,CMC在航空发动机热端部件的应用渗透率有望持续提升。全球已形成较为成熟的CMC产业链,上游以增强纤维为主,具备牌号研发及批产能力的公司有日本Nippon Carbon、UBE,美国NGS、3M等。CMC零组件以OEM公司为主,包括美国的GE、PW公司,法国赛峰集团,英国RR公司,日本的石川岛播磨重工等。
空间测算:航空、航天及核工业多轮需求驱动,未来CMC市场规模有望超百亿
除航空发动机之外,CMC产品用于汽车和工业零件、核燃料包层、潜艇轴封、燃气轮机热端部件等,此外在核聚变包层的第一壁、偏滤器等位置也具有应用潜力。2024年全球陶瓷基复合材料市场规模约为144亿美元,航空及国防产品占比约39.6%,根据Global Market Insights预测,未来10年CMC全球市场有望维持10%的复合增长。我们测算,未来十年我国军用及民用航发CMC市场或超百亿元/年,其中单台用量约20kg-100kg。航发技术共性牵引燃气轮机对CMC应用潜力,我们测算2024-2027年AIDC新增燃机对CMC需求累计超680亿元。
火炬电子:与厦门大学深度合作,产业链上游“前驱体-纤维”一体化布局
与厦门大学深度合作前瞻布局特种陶瓷材料,形成“前驱体-纤维”的完善产业链布局。
2010 年,公司与厦门大学围绕着“高性能特种陶瓷材料”的课题着重开展前沿性基础研究及产业化研制攻关;2013 年,公司与厦门大学共同设立立亚特陶,利用厦门大学独家授权授权技术生产聚碳硅烷(PCS)及高性能陶瓷材料,公司以现金出资持股 60%,厦门大学以知识产权出资持股 40%;2015 年,公司独资设立立亚新材,后负责实施 CASAS-300 特种陶瓷材料产业化项目;2017 年,为解决 PCS 产能不足问题,公司独资设立立亚化学,高起点建设 PCS 生产线。
公司前驱体及纤维产品已初具规模,产业化水平位居国内前列,未来产能有望持续扩张。
公司子公司立亚新材主营产品为 CASAS-300 高性能特种陶瓷材料系列产品,包括 SiC纤维、Si3N4 纤维等,公司占地面积 200 亩,总投资约 20 亿元,规划产能 100 吨,现已建成年产 30 吨各类纤维能力(第二代/第三代的碳化硅纤维;连续氮化硅纤维),技术及产品水平达到国际一流。立亚化学主要产品包括固态聚碳硅烷、液态聚碳硅烷等系列,公司占地面积 150 亩,总投资 8 亿元,规划产能 200 吨,现已建成年产 100 吨各类陶瓷先驱体生产能力。公司前驱体及纤维等产品广泛应用于航空、航天、核电等领域高温热结构部件,自 2017 年以来营收持续增长,2023 年公司陶瓷材料营收 1.6 亿元,同比增长 58%,毛利率维持 50%以上,2025年上半年陶瓷材料营收1.29亿元,继续快速增长。