一、陶瓷基复合材料具备独特优势，主要应用于航空航天领域
根据观研报告网发布的《中国陶瓷基复合材料行业现状深度研究与投资前景分析报告（2024-2031年）》显示，陶瓷基复合材料(Ceramic MatrixComposites, CMCs)是战略性高温热结构材料。相比其他高温热结构材料，陶瓷基复合材料，耐高温、抗氧化性能优越，具有较高比强度和比刚度，广泛应用于航空航天、核电、汽车等领域。
资料来源：观研天下整理
陶瓷基复合材料应用领域
| 应用领域 | 应用情况 |
| 航空 | SiCf/SiC 可实现耐高温、抗氧化、轻量化、长寿命，是航空发动机的热端理想材料，已批量应用于热端静止件，转动件的应用正在探索中。 |
| 核能 | SiCf/SiC 复合材料以其高熔点、高热导率、高温稳定性、较小的中子吸收截面、优良的中子辐照稳定性等优异性能，成为反应堆包层第一壁、流道插件、控制杆和分流器等的理想候选材料。 |
| 刹车 | Cf/SiC 具有良好的摩擦性和抗氧化性，而且摩擦性能对外界环境介质不敏感，有望成为传统粉末冶金和C/C 复合材料刹车材料的良好替代品。碳陶刹车盘已批量应用于汽车和飞机，在高铁上也已得到应用。 |
| 航天 | Cf/SiC 抗氧化能力弱于SiCf/SiC，但耐高温能力优于SiCf/SiC，可有效解决高超声速飞行器的防热需求和减重需求，还可用于火 箭发动机和卫星反射镜，在航天领域已实现成熟应用。 |
| 导弹天线罩 | 导弹天线罩需要具备承载、耐温、透波、耐蚀等多功能于一体，陶瓷基透波复合材料是天线罩透波材料的发展趋势。连续Si3N4 纤维有望替代石英纤维，制备新一代高马赫数导弹天线罩。 |
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目前陶瓷基复合材料在航空航天领域的应用发展较快，根据数据，2022年全球航空航天领域在陶瓷基复合材料市场占比达到37%，随着航空航天景气度上行，预计未来几年航空航天仍将处于陶瓷基复合材料应用主导地位。
数据来源：‘观研天下数据中心整理’
二、碳化硅纤维增强、氧化物纤维增强陶瓷基复合材料市场空间广阔
陶瓷基复合材料可分为碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料、超高温陶瓷基复合材料、氧化物纤维增强氧化物陶瓷基复合材料四条技术路线。
碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料、氧化物纤维增强氧化物复合材料分别具备性能优势、成本优势，市场空间广阔。碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料耐高温性能较好，且相较于Cf/SiC，抗氧化性有大幅提升，目前技术成熟，应用范围广泛，可应用于高温高载部件；氧化物纤维增强氧化物复合材料中Al2O3材料易获取，制成纤维生产成本低，Al2O3/Al2O3 生产成本仅为SiCf/SiC复合材料的1/2；并且氧化物具有优秀的高温环境抗氧化性。
陶瓷基复合材料技术路线对比
| 类别 | 碳纤维增强碳化硅陶瓷基复台材料 | 碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料 | 超高温陶瓷基复合材料 | (氧化物)纤维增强氧化物陶瓷基复合材料 |
| 材料 | Cf/SiC | SiCf/SiC | Cf/ZrB2-SiC， Cf /HfB2-SiC, Cf /ZrC, Cf /HfC等 | Al203f/A1203, A1203f/mullite，mullite/mullite等 |
| 特点 | 耐高温(<1800℃) | 耐高温(<1650℃)、抗氧化性好 | 耐超高温(>=2000℃)、抗氧化性、良好抗震性、抗氧化、耐烧蚀 | 成本低、优异的高温抗氧化和抗水汽腐蚀性能 |
| 技术难点 | 氧化问题,低温抗氧化能力弱;碳纤维预制体编织技术落后 | SiCf/SiC在水氧环境下不稳定、氧化脆化现象明显;连接技术限制 | 实现重复长时间使用,避免Zr02相变破坏结构稳定性 | 层间剪切强度弱;热导率偏低形成较大的热应力;受氧化铝晶粒生长限制,服役温度受到很大限制 |
| 解决方法 | 热膨胀自愈合、玻璃相封填愈合 | 采用环境障碍涂层(EBCs)、新型的RE3Si2C2涂层;玻璃陶瓷连接、陶瓷先驱体连接、瞬态共晶相连接以及MAX相连接等 | 添加稀土元素 | 重点发展三维纤维织物增韧复合材料;研制更高耐温能力的纤维;采用FGI层能提升材料的服役温度;发展适用于P-Al203/A1203的热障涂层提升部件的服役温度 |
| 应用部位 | 组合襟翼、尾喷管调节器、飞机面板、刹车材料 | 喷管调节器、密封片、燃烧室火焰筒/内衬、涡轮转子叶片（高温高载部件）、商用航空发动机热端部件 | - | 喷嘴及中心部件、燃烧室衬套排气部件、密封片、发动机混合器、中心锥 |
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三、政策支持下我国陶瓷基复合材料展现出良好发展前景
陶瓷基复合材料的制备工艺分为纤维制备、预制体编织、纤维界面层制备、基体制备和增密、机加工成型几步。对于工作环境恶劣的CMC 组件，如航空发动机热端部件，还需制备环境障涂层。
CMC 工艺壁垒高，且外国对我国长期实施技术封锁，导致初期我国陶瓷基复合材料市场进展缓慢。近年来，随着国家针对陶瓷基复合材料、高性能陶瓷/纤维材料等新材料出台多项措施，推动陶瓷基复合材料的研发生产，并对陶瓷基复合材料标准进行规范，我国陶瓷基复合材料展现出良好的发展前景。
碳化硅纤维方面，早期SiC 纤维是我国CMC 产业的瓶颈环节，目前我国第二代碳化硅纤维已发布国家标准，标志着相关产业已经成熟，第三代SiC 纤维已实现技术突破，实验室研发的产品与日本同类型产品水平相近。氮化硅纤维方面，国内连续Si3N4 纤维已经实现批产，我国基本与美、日、德、法并跑。陶瓷基复合材料制备方面，我国CVI 工艺已实现工业化生产，PIP工艺较为成熟，MI 工艺也有相关单位及企业布局。
陶瓷基复合材料行业相关政策
| 时间 | 政策 | 主要内容 |
| 2011年 | 《工业转型升级规划(2011—2015年)》 | 对新材料产业发展做出规划，提出大力提升高性能纤维及其复合材料发展水平。 |
| 2017年 | 《“十三五”材料领域科技创新专项规划》 | 提出以陶瓷基复合材料等为重点，突破结构与复合材料制备及应用的关键共性技术,提升先进结构材料的国际竞争力。 |
| 2020年 | 《关于扩大战略性新兴产业投资，培育壮大新增长点增长极的指导意见》 | 指出加快新材料产业强弱项，加快在高性能纤维材料、高强高导耐热材料等领域形成突破。 |
| 2021年 | 《“十四五”原材料工业发展规划》 | 指出提升纤维新材料、复合材料等综合竞争力，攻克先进陶瓷材料。 |
| 2021年 | 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》 | 聚焦高端新材料，推动高性能陶瓷、无机非金属材料取得突破，加强高性能纤维及其复合材料的研发应用。 |
| 2021年 | 《2021年全国标准化工作要点》 | 提出持续开展新材料标准领航行动，推动碳纤维及其复合材料的标准研制。 |
| 2022年 | 《关于化纤工业高质量发展的指导意见》 | 提出研发第三代连续碳化硅纤维制备技术，突破氧化铝纤维、硅硼氮纤维、氧化错纤维等制备关键技术。 |
| 2022年 | 《鼓励外商投资产业目录〈2022年版)》 | 将高性能陶瓷基复合材料及其制品列在鼓励类中，鼓励外商投资。 |
| 2024年 | 《产业结构调整指导目录》(2024年本) | 包含多项先进陶瓷相关技术、产品及相关设备入选鼓励类目录，其中包含航空航天高性能陶瓷、碳化硅纤维等。 |
| 2024年 | 《重点新材料首批次应用示范指导目录（2024年版)》 | 对三类陶瓷基复合材料的性能（室温拉伸强度、拉伸模量、断裂韧性等)进行了规范。 |
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