碳陶、碳碳刹车材料行业研究多因共驱产业0到1汽车吹响成长号角

【一、高速制动场景催生碳碳/碳陶刹车材料需求】

制动器是一种机械装置,能让运动着的机构改变速度,或者快速减速直至停止,并且保持停止状态。它的原理是利用摩擦,把动能转变成热量,然后吸收或者散发出去。制动器里用到的摩擦材料就叫刹车材料。按照使用的机构来分,刹车材料有汽车刹车材料、火车刹车材料和航空刹车材料等;要是按照材料类型分的话,又能分成树脂基刹车材料、粉末冶金刹车材料、碳/碳复合刹车材料以及陶瓷基刹车材料。

高速制动场景让碳基刹车材料有了需求,碳陶是最终的升级方向。要达到制动要求,刹车材料得有足够且稳定的摩擦系数,抗氧化磨损能力要强,环境适应能力也要好,同时还得注重舒适度和性价比,摩擦噪音要小,工作时不粘结、不咬合,原料来源要充足,性价比要高。最早的刹车材料是棉线增强的树脂基材料,后来又有了石棉材料、熔铸金属材料、粉末冶金材料、碳碳复合材料和纤维增强陶瓷基复合材料。石棉材料致癌,熔铸金属材料摩擦系数不稳定、磨损大还容易粘结,它们都不能满足飞机、高铁和高性能汽车等高速制动场景的制动需求。现在粉末冶金材料、碳碳复合材料和纤维增强陶瓷基复合材料已经是高速制动场景的主流刹车材料了。碳陶复合材料在干湿态摩擦因数、磨损损失、火花、质量等方面都全面领先,所以它是未来刹车材料最终的升级方向。

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【二、汽车碳陶刹车:电动智能化、轻量化和高端化共驱百亿蓝海市场】

2.1 汽车刹车材料的升级方向是碳陶刹车。

刹车材料是汽车制动执行系统的一个重要部分,这对行车安全和操控感受特别关键。传统汽车制动系统有操控系统、液压系统、助力系统、电子控制系统和执行系统,操控系统是用来给汽车车轮施加外力,让车轮进行一定强制制动的。执行系统里包括刹车钳、刹车片和刹车盘,刹车片和刹车盘是一对摩擦副,汽车制动的时候,它们相互摩擦,把汽车的动能通过摩擦变成热能,这样就能让汽车降速。刹车材料作为汽车制动执行系统的重要组成部分,得具备高强度、耐久性好、制动能量吸热能力强、减振效果高、能把NVH(噪音、振动、刺耳)降到最小、耐腐蚀程度高这些性能要求,刹车材料性能好不好对驾驶员的安全和操控体验非常重要。

汽车刹车盘的主流材料是灰铸铁,碳陶刹车虽然性能好但成本高。灰铸铁是最早用于制造汽车刹车盘的材料,它能在实现摩擦稳定、噪音小、磨损率低这些良好性能的同时,还能保证制造成本低,所以从19世纪末开始就一直是汽车刹车材料里的主流。不过灰铸铁材料有个问题,就是热衰退比较严重,这就是说当摩擦变厉害、温度升高的时候,制动距离会变长,性能就下降了。和灰铸铁比起来,碳陶刹车的热衰退没那么严重,而且重量更轻、制动距离更短、制动噪音更小、使用寿命更长、还更耐腐蚀。可以这么讲,碳陶刹车在性能上比灰铸铁刹车强太多了,它是汽车刹车材料升级的方向。碳陶刹车的毛病就是制造周期长,成本高,所以卖的价格也比灰铸铁刹车高很多。特斯拉model s plaid选配的官方碳陶刹车套件要两万美金,可普通灰铸铁刹车一套还不到1000元呢。

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2.2 汽车电动化、智能化、高端化发展,成本还下降,这些因素共同促使碳陶刹车的渗透率提高。

在政策和市场的共同推动下,新能源车的销量和渗透率持续快速上升。在双碳的大背景里,对新能源汽车产业的支持力度一直在加大。从2011年到2021年,新能源汽车销量的年复合增长率(CAGR)达到了83.44%。2021年,新能源车卖出了352.05万辆,在汽车销量里所占的比例从0.04%涨到了13.4%。2021年新能源车渗透率首次超过10%,这就表明市场需求真的被打开了。再加上规模效应让成本降低,燃油价格又大幅上涨,新能源车就要进入政策和市场共同推动销量快速增长的阶段了,预计渗透率还会快速提高。

汽车电动化让轻量化的需求变高了,碳陶刹车在减重上效果超棒。跟燃油车比起来,电动车没有内燃机和变速箱这些传统部件,可它带的电池让同级别电动车大多比燃油车沉。电动车太沉会有两个问题,一个是安全方面,车越沉行驶惯性就越大,那就得配更强的刹车。另一个是续航里程的问题,车沉会使续航里程减少,这对电动车来说会让“里程焦虑”更严重。综合这两点来看,不管是行车安全方面,还是减重来增加续航里程方面,在汽车电动化的趋势下,碳陶刹车制动距离短、使用寿命长、重量轻的优势都会越来越明显。

就拿勒迈380mm的碳陶刹车盘来说吧。一对这种碳陶刹车盘和同样尺寸的灰铸铁刹车盘比起来,能让汽车悬挂系统以下的部分减重20千克,这减重效果就跟在悬挂系统以上部分减少100千克是一样的,在减重这事儿上真的是花小钱办大事儿;碳陶刹车盘摩擦性能好,还不会出现热衰退现象,所以制动效果也更好。在提升续航里程这块儿,有数据表明,汽车车身每减重10%,燃油消耗就能减少6% - 8%,也就是说,汽车要是减重100千克,百公里油耗差不多能降低0.3 - 0.6升,电动汽车要是重量每降低10千克,续航里程就能增加2.5千米。要是一辆汽车装上两对碳陶刹车盘的话,百公里油耗能减少0.6 - 1.2升,对于电动汽车来说,续航里程能增加50千米。

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汽车电动化和智能化发展,让线控制系统的装配率提高了,碳陶刹车是线控刹车系统很理想的刹车材料。电动车的渗透率不断提高,这会使线控刹车系统的需求量在两个方面增加:一方面,电动车特别希望延长续航里程,线控刹车系统的部件靠电信号交流,刹车控制单元能在动能回收和机械制动里做选择,把两者很好地融合起来,这样就能最大限度回收能量,让电动车续航里程变长。另一方面,电驱动为自动驾驶奠定了基础,Strategy Analytics预测,2020 - 2035年全球L2及以上智能车的渗透率会从7%大幅涨到79%。华为发布的《智能世界2030》显示,中国自动驾驶新车渗透率会超过20%。自动驾驶渗透率和自动驾驶级别的不断提高,意味着驾驶员会把更多控制权交给车载计算系统,线控制系统的装配率就会不断上升。和传统机械控制比起来,线控系统最大的好处就是响应又准又快,能给智能驾驶提供更快的制动响应速度。从这两方面看,线控刹车系统是未来刹车系统发展的方向。碳陶刹车系统制动距离短,和线控制系统配合的话,不但能给自动驾驶提供更高级的刹车安全保障,还有助于更好地回收能量、减轻车重,进而延长续航里程。

我国人均可支配收入增加了,这让高端车和汽车改装市场规模越来越大。2013 - 2021年,我国人均居民可支配收入的复合年增长率(CAGR)是8.48%。居民收入提高了,消费也就升级了。2013 - 2021年,我国C级车的销量占比从3%涨到了7.29%,2021年卖了72.86万辆。我国人均GDP马上就要进入高收入的标准了。C级车属于中大型车,价格比较高,更注重性能和驾驶的感觉。随着居民可支配收入不断增多,消费水平也提高了,估计C级车的销量还会快速增长。除了C级车,汽车改装既能表现出个性化的需求,又能提升车辆性能。产业信息网的数据表明,欧美日这些发达国家的汽车改装市场很发达,汽车改装率在80%以上。以前我国汽车改装率只有3%左右,我国的汽车改装市场才刚刚起步,存在一些问题,像改装的配套政策法规和技术标准不完善、管理模式和机制不健全、改装专业技术和人才储备不够等。不过,随着我国汽车市场从增量市场变成存量市场,还有更偏爱个性化的90后、00后年轻购车群体增多,车主为了追求个性化和提升性能而改装汽车的想法越来越强烈。许广健、王海洋在《欧美日汽车改装制度研究及对我国的借鉴》里说,不完全统计显示,65%的私家车消费者有汽车改装的意愿。总的来说,在人均可支配收入不断增加、相关改装政策法规不断清晰、专业人员队伍不断壮大的大背景下,我国C级车消费和汽车改装市场规模持续增长的趋势是很明确的。

碳陶刹车有不少优势,像刹车距离短、重量轻、制动时噪音小等等。装了碳陶刹车呢,就好比在悬挂系统下面给车减了重。这么一来,方向盘操控起来更灵活,车身的震动也变小了,人坐在车里就更舒服。碳陶刹车性能很棒,C级车也好,汽车改装市场也好,它们对车辆性能要求挺高的,而碳陶刹车的性能正好能满足。

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直接材料成本占比不高,有降本的余地。碳陶复合材料比碳碳复材多了硅化处理这道工序,咱们能拿碳碳复材的成本构成来表示碳陶复材。就拿金博股份热场材料来说,这个公司优化了工艺步骤,通过快速化学气相沉积大大缩短沉积时间,这样就能减少制造费用,而且自己制作预制体,往产业链上游发展。2019年的时候,直接材料在碳碳热场生产成本里占31.18%,到了2021年就涨到51.95%了,这主要是因为制备技术进步了,生产效率提高了,制造费用就降下来了。虽然现在因为生产工艺不成熟、生产周期长等原因,生产成本比较高,不过从碳碳复材的成本结构和降本的经验来讲,碳陶复材有不少降本的空间。

碳陶刹车盘有长纤盘和短纤盘之分,能满足不同档次客户的需求。按纤维状态来分,碳陶刹车盘包括短纤盘和长纤盘。短纤盘的制备工艺是混料、模压成型、碳化、陶瓷化、去重装配。它的好处是制备周期只要一个月,而且模压成型时原材料利用率高,综合制造成本低。但短纤盘也有缺点,强度和韧性都比较低,在使用的时候容易掉块或者断裂。长纤盘的制作呢,首先是用针刺法把连续碳纤维做成预制件,接着通过化学气相渗透增碳变成碳碳多孔体,再经硅化成为碳陶复合材料,最后加工成碳陶制动盘。长纤盘跟短纤盘比起来,强度更高,导热性、耐磨性和抗疲劳性也更好,不过它制备周期长,原料利用不充分,成本就比较高。短纤盘性能一般但成本低,长纤盘性能好但成本高。对于碳陶刹车盘的市场开发来说,这两种盘可以分别满足不同档次客户的需求,提高市场渗透率,短纤盘适合追求性价比的客户,长纤盘适合追求性能的客户。

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产业链在探寻降本的办法,五维降本的路径已经很明确了。世鑫新材在“2021中国汽车供应链大会”上讲过,碳陶复材刹车盘降本有5个方面的路径:1. 压低原材料价格:优化碳纤维的牌号和含量,这样就能把原材料成本降下来;2. 改良制备工艺:长纤盘制备周期长是因为热工艺受限,热工艺包括CVI增碳工艺和反应熔渗陶瓷化工艺。开发多料柱限域CVI工艺和快速熔融工艺的话,生产周期能大幅缩短,预计能缩短到一个月以内;3. 生产智能化:碳陶刹车盘加工跟传统金属盘不一样,有陶瓷成分在,加工又难效率又低。现在国内碳陶盘机械加工大多不是智能化生产,要是采用智能化在线检测和生产,生产效率会大大提高,成本也能进一步降低;4. 开发近尺寸预制体成型工艺:现在长纤盘预制体是从方板上切割出来的,这样中间和四个角就会有五块余料,原材料利用率就很低。要是能开发出近尺寸预制体成型工艺,就能直接做出环形坯体和通风散热结构,原材料利用率会大大提高,制动盘机械加工量也能减少,制备成本就会大幅降低;5. 能源价格:制备碳陶刹车盘的热工艺温度高、时间长,用电量大。要是能拿到优惠的能源专项价格,就能有效降低碳陶刹车盘的制备成本。

2.3 经测算,汽车碳陶刹车的市场规模能达到百亿级。

2025年的时候,新车市场里碳陶刹车的市场规模预估能到58.65亿元。1)乘用车:碳陶刹车盘短时间内很难平价,所以就只考虑把它用在价格比较高的C级车上。现在呢,碳陶刹车也就法拉利、兰博基尼等少数跑车在用,C级车基本没有新安装的。那,2021 - 2025年新能源商用车销量的年均复合增速是13.11%。2021年,我们假设碳陶刹车在新能源商用车中的渗透率是0%,之后每年加快提升。我们预计,2025年新能源商用车新车安装碳陶刹车盘的市场规模是21.61亿元。

在汽车改装这个市场里呢,《汽车产业中长期发展规划》预估到2025年的时候,咱们国家的汽车销量会达到3500万辆。这么算下来的话,2021 - 2025年汽车销量的复合年均增长率(CAGR)是7.43%,那2022 - 2024年汽车的销量就分别是2822.76万辆、3032.53万辆和3257.89万辆了。中国汽车流通协会的数据表明,我国汽车报废率大概是3%,所以到2025年汽车的拥有量是38133.79万辆。咱们国家现在汽车的改装率也就3%左右,和海外80%左右的改装率比起来,那提升的空间可大了。随着人均可支配收入变多,消费者就更追求个性化,想要更极致的驾驶体验,再加上汽车改装相关的法规还有专业服务团队也在不断完善,我们就假定以后咱们国家汽车改装率会慢慢提高,到2025年能达到5%。碳陶刹车能让操控和刹车的体验更好,还能降低油耗,增加续航里程,是汽车改装时优先选择的部件之一。我们假定在2025年改装的车辆里,更换碳陶刹车的比例是1%。就跟C级车和新能源商用车测算的时候一样,我们假设在成本下降的情况下,2025年碳陶刹车单车的价值量是3万元。总的来说,经过我们测算,2025年汽车改装市场里碳陶刹车盘的需求能达到57.2亿元。

内资企业在性价比和产业链有优势的情况下,是大有可为的。

布雷博(Brembo)在全球碳陶刹车盘领域处于领先地位。当下,碳陶刹车的生产商大多是海外企业,像布雷博(Brembo)、英国的ALCON、英国的AP、美国的fusionbrakes等,布雷博可是全球碳陶刹车制动系统的老大呢。这家公司1961年就成立了,给世界上那些有名的汽车、商用车和摩托车制造商提供高性能的制动系统、离合器还有赛车零部件。1997年的时候,布雷博开始研究开发碳陶制动盘。2009年,布雷博和SGL Carbon一起成立了合资公司,叫Brembo SGL Carbon Ceramic Brakes(下面简称为“BSCCB”),专门搞碳陶制动系统的开发、生产和销售,是给轿车和商用车的OEM市场用的。BSCCB有CCB和CCM这两个系列的碳陶制动产品,主要用在保时捷、法拉利这样的高端车和赛车上。2020年因为新冠疫情,BSCCB的业绩下降了,不过2021年又快速回升,收入达到1.96亿欧元,跟上年比增加了22.56%;BSCCB的归母净利润在布雷博集团净利润里占的比例基本上是一直上升的,2021年归母净利润是0.15亿欧元,占布雷博集团净利润的7.11%。

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国内企业开始涉足碳陶刹车市场,随着渗透率提高,价格和产业链方面的优势让国产替代有了很大空间。碳陶刹车生产工艺复杂,成本也高,这是限制其产量扩大的关键因素。以后要是生产技术不断有突破,再加上渗透率提高带来规模效益,碳陶刹车的生产成本就有希望降下来。要是碳陶刹车的造价大幅下降,它的应用就能从高端车进一步向中端车渗透,需求量会大增。近年来,国内企业在这个领域积极布局。国产碳陶刹车盘跟进口的比,价格优势很明显,像Brembo碳陶刹车盘一套要8 - 12万元,如果国内企业技术上取得突破能批量生产,那国产替代的潜力非常大。除了成本,前面我们也提到电动化是促使碳陶刹车渗透率快速提高的重要力量。现在我国电动汽车产业的渗透率正在快速提升,而且供给端主要是内资车厂,国内碳陶企业在联合研发、性价比和主机厂认证上有先发优势,可能会跟着国内电动汽车产业快速发展。当前国内汽车碳陶刹车还处在起步阶段,已经有金博股份、天宜上佳、勒迈科技等企业在专利、和车企合作以及产能上提前布局了。

金博股份是国内碳碳复材的龙头企业。其产品大多用在光伏行业的晶硅制造热场系统。凭借在碳基复合材料上的技术储备与优势,2021年10月它设立了全资子公司湖南金博碳陶科技有限公司,搞碳/陶复合材料的技术研发、产品制作和市场应用。金博股份自己开发了碳/陶复合材料的制备技术。这种技术是把陶瓷浆料注入碳/碳预制体的碳/陶复合材料,在室温下用物理方法把陶瓷粉体引入到碳纤维预制体里,经过气相沉积就能制得碳/陶复合材料,这样低成本制备碳/陶复合材料就实现了。2022年3月23日,金博股份拿到了IATF16949:2016质量管理体系认证证书,这意味着碳陶刹车盘产品有了进入汽车供应链的资格。从今年6月开始,公司发布公告说相继成了广汽埃安、比亚迪碳陶制动盘的定点供应商。现在金博股份每年能生产10万套碳陶刹车盘,还能根据市场需求快速扩大产能。

天宜上佳是国内动车组用粉末冶金闸片方面的龙头企业。现在,碳基复合材料业务成了公司的第二条增长曲线,其碳碳热场业务在2021年营收里占比达到21.18%了。在碳陶复材这块儿,天宜上佳已经有了新能源车、商用车和特种车辆碳陶制动盘预制体编织、气相沉积、陶瓷溶渗这些制备技术的能力。在碳陶制动盘加工技术上,加工周期被有效缩短了,生产成本也降低了;而且公司已经完成了跟国外顶尖竞品1:1的台架对比测试,产品性能和竞品差不多。2022年3月的时候,天宜上佳和北汽福田汽车签了战略合作协议,双方会一起设计开发商用车和特种车辆的核心零部件,把制动材料轻量化、高性能、低成本当作重要的发展方向。公司正在定增募投15亿,要在江油建一个年产15万台套高性能碳陶制动盘的产业化项目,现在建设工作已经开始了。

【三、飞机和高铁:国产替代聚焦民机维修更新市场,高铁提速倒逼向碳陶升级】

3.1 飞机的碳碳刹车方面,在民机维修和更新的市场里有国产替代的情况,军机的渗透率也在稳步提高。

C/C复合材料是一种新型刹车材料,跟传统的钢刹车材料比起来,它能提供更高的制动保障,还能带来更多经济效益。钢刹车部件和碳刹车部件相比,碳刹车有不少优良特性:1) 重量轻。飞机上用的碳刹车装置和钢刹车装置相比,重量差不多能减轻40%。就拿A型军机来说,要是能减重32千克,那平均每个起落就能少用14千克航空煤油,这大概值17美元。2) 使用寿命长。在相同的使用条件下,C/C复合刹车材料的磨损量只有钢刹车材料的1/3到1/7,这就大大延长了碳刹车的使用寿命。3) 承载和过载能力强。碳/碳复合刹车材料就算在2000℃的高温下也不会熔化,不会出现粘结的情况,可是钢刹车盘最高使用温度不超过900℃。在飞机中断起飞这种特别恶劣的使用条件下,因为碳刹车盘的过载能力强,就能保证刹车装置不会损坏,还能让刹车过程平稳,刹车响应灵敏,可靠性更高。4) 比强度高、维修方便、摩擦系数稳定、温度升高时机械性能稳定、耐腐蚀等等。所以,从上世纪六七十年代起,全球主要的刹车机轮公司就开始用碳碳复合材料做新型刹车材料了。80年代初,碳刹车技术就成熟了。近十来年,美国、英国、法国、俄罗斯等国使用碳刹车的机种已经超过100个,其中美国用的机种最多。

军用飞机碳碳刹车盘的需求会随着军费支出增长空间的扩大不断增长。最近十年,我国军费支出在GDP里占比处于1.20% - 1.35%之间,这可比2.2%的全球平均水平低不少呢。瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所(SIPRI)公布的《2021年世界军费开支报告》显示,中国军费支出在世界排第二,但在军费支出前五名的国家里,中国军费占GDP的比例是最低的。国防经济学术界认为,军费在GDP中的占比处于2% - 4%是国家军事安全区间,所以我国军费支出还有很大的提升空间。而且,我国把“适当增加高新武器装备及其配套设施的建设投入”放在新增国防费主要用途的第一位。随着我国从军事大国迈向军事强国,武器装备采购经费投入在很长时间里都会维持在比较高的水平,这会带动军用航空产业发展,飞机碳碳刹车盘的需求也会跟着增加。这些年,我国军费预算一直在稳定增长,给军工产业的发展提供了稳定的动力。2022年3月5日,十三届全国人大五次会议提到,2022年我国国防支出预算是14504.5亿元人民币,同比增长7.1%。

军机总量增多、渗透率提高、更换频率加快,这些因素共同作用,促使军机碳碳刹车形成亿级市场。随着军事强国建设持续推进,全球地缘局势越发紧张,我们觉得我国军机数量会保持稳步增长。智研咨询统计显示,2015年我国使用碳碳刹车盘的军用飞机数量是660架,碳碳刹车渗透率为22.45%。碳碳刹车跟传统钢刹车比起来,性能优势很明显。而且我国航母增多,对飞机刹车装备性能要求更高了,军机装备碳碳刹车的比例有望再提升。刹车盘是耗材,军队实战化训练强度增大时,刹车盘更换频率就会变高,这会让碳碳刹车盘的需求进一步增加。我们预计,到2025年军机碳碳刹车盘的市场规模能达到8.84亿元。

2021年的时候,咱们国家的民用运输飞机有4054架,以后可能还会更多。我国民航飞机的发展分两个阶段:2018年和这之前,民航飞机数量每年都是以超过10%的速度快速增长的。2019年之后呢,增长速度就明显慢下来了,特别是2020年,因为新冠疫情,民航运输总的周转量和上一年比下降了38.3%,民用运输飞机数量的增长速度也降了不少。到2019年9月29日为止,中国民航飞机数量在世界上排第二,不过和排第一的美国比,数量还不到人家的一半。虽然因为日常出行方式不一样,中国民航飞机数量短时间内可能赶不上美国,但是增长的空间还是很大的。以后要是疫情缓解了,民航业可能会快速恢复,这样的话,民航飞机数量也会增加很多。

民用飞机的碳碳刹车主要着眼于维修更新市场,国产产品的替代空间差不多有30亿。民航制动市场长时间都被海外的大企业把控着。因为整机制造被国外企业垄断了,而且进入这个市场的门槛特别高,国内企业短期内很难进入OEM(原始设备制造商)的供应链,所以通常是先拿到《零部件制造人批准书》(PMA证书),再进入维修更新市场。民航总局适航审定司统计显示,2013 - 2017年我国民航飞机里碳刹车的渗透率保持在54%左右。假如2021年渗透率提高到55%,并且因为国产的普及,之后每年渗透率提高1个百分点。民航飞机主机轮的数量根据型号有所不同,在我国民航运输飞机里占比比较大的A320以及B737 - 300/300F/400/400F/700/800/900/MAX,每架主机轮数量都是4个;另外,单架A330 - 200/300、B787 - 8/9有8个主机轮,单架B777 - 300ER/F有12个主机轮,保守估计平均每架飞机4个主机轮,这样每架飞机就需要4套碳碳刹车。按照民航总局发布的民航行业发展统计公报来算,2018 - 2021年民航飞机平均起飞架次在1000架次上下,2020 - 2021年因为新冠疫情影响有所下降,预计以后民航飞机每年平均起落架次是1000次,按照前面提到的一套碳碳刹车使用寿命在1000架次左右来计算,那它的使用时间大概是1年,每年的更换频率是1。这么算下来,2025年民航飞机碳碳刹车的更新市场规模能达到29.07亿元。

咱国家的碳陶飞机刹车材料研制技术在全球是领先的,在飞机刹车这块儿应用前景特别广阔。中国可是全世界第一个用碳陶飞机刹车盘的国家呢。中国西北工业大学和中航工业西安航空制动科技有限公司一起研制的碳陶刹车盘产品,已经成功用在7个军用机型上了,而且在新舟60、ARJ21还有C919这些民航飞机里也推广使用了。碳陶刹车盘能很好地解决碳碳刹车盘湿态摩擦性能下降的问题,能适应更多复杂环境,以后说不定能取代碳碳刹车盘呢。

飞机刹车市场主要由海外企业主导,国内厂商在积极开拓民航PMA市场。1)海外企业方面:美国的Honeywell、Collins Aerospace,法国的SAFRAN LANDING SYSTEMS,英国的Meggitt这四家公司,是全球飞机刹车部件的主要供应方。2)国内企业方面:我国在飞机用碳碳/碳陶刹车盘的制作技术上处于全球领先地位,产品大多用于军机市场。民航飞机的OEM准入门槛比较高,现在有不少国内企业,像北摩高科(含子公司蓝太航空)、西安制动、西安超码、中航高科(含子公司优才百慕)、博云新材等,都已经拿到了碳刹车PMA证书,有了进入维修更新市场的资格。

3.2 高铁刹车:高铁速度提升促使产品升级,碳陶刹车盘的替代空间很大。

高铁刹车闸片大多是粉末冶金材料的,现在还没有被碳陶闸片取代的倾向。高速列车一般用盘形制动,闸片和制动盘构成一对摩擦副。闸片和制动盘的材料对制动性能以及列车安全行驶特别重要。闸片大体有铸铁闸片、树脂基闸片和粉末冶金闸片这三种,分别适用于时速100km/h上下、时速160 - 200km/h以及时速200km/h以上的列车。我国高铁时速在200km/h以上,刹车闸片以粉末冶金材料为主。从闸片自身来说,根据天宜上佳招股书,国内外研究显示,动车组碳陶摩擦副最好的匹配形式是“碳陶复合材料制动盘 + 粉末冶金闸片”,这种匹配形式在提高制动速度、减轻重量、延长摩擦副寿命方面效果不错,而且目前碳陶复合材料闸片大批量生产的工艺复杂、难度大、周期长。综上来看,粉末冶金闸片目前不会被碳陶闸片取代。

高铁速度提高了,刹车盘材料就得跟着升级,碳陶刹车盘前景不错。2017年开始,京沪高铁、京津城际、京张高铁、成渝高铁还有京广高铁京武段这5条线路,都能常态化以350公里的时速运行了。时速400公里的高铁列车研发也全面推开了,2022年4月21日,试验列车在郑济高铁濮阳到郑州段,在明线上单列时速能达到435公里呢。速度变快了,对刹车装置的要求也就更高了。咱们国家高铁现在主要用的是钢刹车盘和粉末冶金闸片,在高温的时候,摩擦系数会有一定程度的下降。以后高铁速度要是再提高的话,就得用摩擦性能更稳定可靠的碳陶刹车材料了。在国际上,法国的TGV - A、日本新干线高速列车已经试用过碳陶摩擦材料,不过还没有大范围使用。等以后碳陶刹车盘的制造工艺再优化一下,把生产周期和成本都控制好了,碳陶就有希望取代现在的刹车材料。中国高铁运营里程在世界上一直是排第一的,2021年,动车组的数量达到了4153标准组。要是碳陶刹车能在高铁里普及开,那市场可就大了。

世鑫新材研发的400km/h高速列车碳陶制动盘,在2019年5月就通过考核了,已经交给中车青岛四方,装上车试用。西安制动承担研究的“400km/h及以上高速动车组用高温碳基复合材料制动盘”项目,到工程应用阶段了,还打算投资建生产线呢,两期加起来产能是2000套碳陶制动盘。楚江新材的子公司江苏天鸟,已经给一些下游客户提供高铁用的碳刹车预制件了。

(本文仅作参考,不表示我们有任何投资建议。要是想使用相关信息,就请查看报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站

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