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航空航天領(lǐng)域碳纖維行業(yè)國內(nèi)外發(fā)展歷程及主要企業(yè)玩家

1、碳纖維概述及分類

碳纖維（Carbon Fiber）是一種絲狀碳素材料，由聚丙烯腈（或瀝青、粘膠）等有機母體纖維采用高溫分解法在 1000 攝氏度以上高溫的惰性氣體下碳化（其結(jié)果是去除碳以外絕大多數(shù)元素）制成，直徑 5-10 微米，是一種含碳量高達 90%以上的無機高分子纖維。

按纖維數(shù)量可以將碳纖維分為小絲束和大絲束，按力學(xué)性能可以將聚丙烯腈基碳纖維分為高強型、高強中模型、高模型、高強高模型四類。

小絲束碳纖維初期以 1K、3K、6K 為主，逐漸發(fā)展為 12K 和 24K，主要應(yīng)用于國防軍工等高科技領(lǐng)域以及體育休閑用品等領(lǐng)域，如飛機、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和漁具、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍等。

大絲束碳纖維通常指 48K 以上的碳纖維，包括 48K、60K、80K 等，主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，包括紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、機電、土木建筑、交通運輸和能源等。

碳纖維行業(yè)主要分類情況

資料來源：普華有策

2、行業(yè)主要發(fā)展歷程

全球：

第一代碳纖維以日本東麗T300、美國赫氏AS4為代表，用于F-15戰(zhàn)斗機方向舵、F-16戰(zhàn)斗機垂尾蒙皮等；在民航客機方面，20世紀70年代，波音和空客公司鑒定并認可T300碳纖維，作為復(fù)合材料增強體在飛機上應(yīng)用后取得了明顯的降低飛機重量、提高飛機性能的效果。

第二代碳纖維是日本東麗的T800或相當(dāng)于T800碳纖維的IM7、IMA等，已成為航空主結(jié)構(gòu)應(yīng)用的主要材料。飛機機翼、機身等主承力結(jié)構(gòu)件需要使用性能更高的碳纖維。T800H碳纖維強度較T300提高56%、模量提高28%。美國四代戰(zhàn)機F-22在機翼、機身等主承力結(jié)構(gòu)上大量采用高強中模IM7碳纖維和高韌性5250-4雙馬樹脂的高性能復(fù)合材料,其結(jié)構(gòu)用量達24.2%；波音B787民航客機機身和機翼主承力結(jié)構(gòu)全部采用了T800/3900-2高韌性環(huán)氧復(fù)合材料；空客A350中央翼盒和機翼采用美國赫氏的IMA/M21高韌性環(huán)氧復(fù)合材料，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)用量達50%以上。

第三代碳纖維以美國赫氏的IM10、日本東麗的T1100G等為代表。第三代碳纖維以進一步降低結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)銷量為目的，在軍用、民用領(lǐng)域進行驗證和推廣，已成為碳纖維發(fā)展的主要方向之一。

2010年，美國Hexcel公司在巴黎JEC復(fù)合材料展會率先推出強度6964MPa、模量310GPa的新型高強高模碳纖維IM10，后更改為強度6826MPa、模量313GPa；

2014年１月，日本三菱公司推出了MR70碳纖維，強度7000MPa、模量324GPa；

2014年3月，日本東麗公司通過碳化精細控制技術(shù)，在納米層級內(nèi)控制纖維結(jié)構(gòu)，成功研發(fā)出T1100G碳纖維，其強度較T800H碳纖維提升20%，模量提升10%，2017年6月強度由6600MPa更新至7000MPa；

2015年7月，日本東邦公司也推出T1100級別碳纖維(牌號TENAXXMS32)，強度6600MPa、模量324GPa。

航空碳纖維復(fù)合材料主要發(fā)展歷程

資料來源：普華有策

國內(nèi)：

我國在“十一五”期間，T300 級碳纖維實現(xiàn)了全工藝流程的貫通，并具備了批量制備的能力，建立了相應(yīng)的標(biāo)準體系，掌握了穩(wěn)定的規(guī)?；可a(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)了千噸級 T300級碳纖維的產(chǎn)業(yè)化。國產(chǎn)航空領(lǐng)域用 T300 級碳纖維及其復(fù)合材料的性能達到日本東麗T300 的水平，實現(xiàn)了自主保障。同時，隨著新材料需求，我國迅速攻克了 T700級碳纖維的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。

“十二五”末期左右，國內(nèi)多家碳纖維企業(yè)的 T800H級碳纖維在力學(xué)性能方面已經(jīng)達到了東麗 T800H 的水平。

截至目前，我國多家企業(yè)公布已研發(fā)出第三代碳纖維，如：光威復(fù)材、中簡科技、恒神股份、太鋼鋼科、長盛科技等企業(yè)單位。

3、主要應(yīng)用領(lǐng)域情況

（1）航天領(lǐng)域

導(dǎo)彈主要朝著射程遠、高超速、制導(dǎo)精度高、突防能力強的方向發(fā)展，先進復(fù)合材料在導(dǎo)彈上的應(yīng)用已經(jīng)從次承力結(jié)構(gòu)向主承力結(jié)構(gòu)發(fā)展。采用復(fù)合材料，可以實現(xiàn)導(dǎo)彈輕量化，從而可以提高有效載荷或增加導(dǎo)彈射程。據(jù)統(tǒng)計，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈每減輕 1kg，可使射程提升 15km。碳纖維復(fù)合材料在導(dǎo)彈中的應(yīng)用涵蓋固體火箭發(fā)動機殼體、艙段、舵面等結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)彈固體火箭發(fā)動機殼體上應(yīng)用碳纖維增強復(fù)合材料，能夠獲取更高的推重比，提升發(fā)動機結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。美國的 PAC-3 導(dǎo)彈發(fā)動機殼體采用 IM7 纏繞成型復(fù)合材料，戰(zhàn)斗部殼體材料為 T300樹脂基復(fù)合材料；區(qū)域高層防御導(dǎo)彈 THAAD 也采用了高強中模碳纖維樹脂基復(fù)合材料作為發(fā)動機殼體材料，并在其攔截器艙體結(jié)構(gòu)中使用了赫氏公司生產(chǎn)的高模高強碳纖維。

（2）運載火箭領(lǐng)域

日本的 M-5 火箭發(fā)動機殼體、法國的阿里安娜 2 型火箭、歐洲織女星運載火箭使用了 IM7 碳纖維增強復(fù)合材料。美國的大力神-4 火箭的整流罩、級間段艙體、錐形尾艙承載結(jié)構(gòu)、級間段蒙皮和錐形尾艙殼體均采用的是 IM7/8552 碳纖維復(fù)合材料。日本的H-2A 火箭助推器使用 T1000 碳纖維增強復(fù)合材料。我國長征-11 運載火箭全整流罩采用碳纖維增強復(fù)合材料，不僅降低了裝配的難度，還提高了火箭的運載能力。

（3）航空發(fā)動機領(lǐng)域

目前，復(fù)合材料已成為航空發(fā)動機的重要選材之一，重量比達發(fā)動機總重的近 35%。自 20 世紀 50 年代以來，美國GE、英國R-R、美國P&W等多個先進航空制造商致力于研究采用先進復(fù)合材料制造發(fā)動機部件，已在發(fā)動機冷端部件的多個結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)應(yīng)用，主要分布在風(fēng)扇和短艙。1995 年，美國 GE 研發(fā)的 GE90 系列發(fā)動機葉片是最早的鋪層葉片，該葉片由 400 層 IM7 中長碳纖維增強 8551-7 環(huán)氧樹脂預(yù)浸料經(jīng)鋪貼、模壓固化而成。葉片性能穩(wěn)定，累計飛行 1000 萬小時以上后僅有 3 片葉片發(fā)生更換，為 B747、B777 客機提供了安全有力的動力保障。

航空航天領(lǐng)域碳纖維主要應(yīng)用

資料來源：普華有策

4、行業(yè)主要企業(yè)企業(yè)玩家

光威復(fù)材

該公司專業(yè)從事高性能碳纖維及復(fù)合材料研發(fā)生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)。碳纖維產(chǎn)品包括TZ300、TZ700G、TZ700S、TZ800H、TZ800S、TZ800G、TZ1000G、TZ40J、TZ55J、TZ60J、TZ65J。

恒神股份

該公司產(chǎn)品型號包括高強碳纖維如：HF20系列（T300級）、HF30系列（T700級）、HF40系列（T800級）、HF50系列（T1000級）及高強高模HM系列。產(chǎn)品規(guī)格包括：1K、3K、6K、12K、24K和50K 等。

中簡科技

該公司主營業(yè)務(wù)為高性能碳纖維及織物的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售。可生產(chǎn)高強型 ZT7 系列（高于 T700 級）、ZT8 系列（T800 級）、ZT9 系列（T1000/T1100 級）和高模型 ZM40J（M40J 級）石墨纖維。

中復(fù)神鷹

該公司相繼開發(fā)出 T700、T800、T1000、M30、M35、M40 等級別的碳纖維。

太鋼鋼科

該公司主要生產(chǎn) T300 級 1K、3K 和 T700 級、T800 級 6K、12K 碳纖維，產(chǎn)品主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域。

《2024-2030年航空航天領(lǐng)域碳纖維行業(yè)市場調(diào)研及發(fā)展趨勢預(yù)測報告》涵蓋行業(yè)全球及中國發(fā)展概況、供需數(shù)據(jù)、市場規(guī)模，產(chǎn)業(yè)政策/規(guī)劃、相關(guān)技術(shù)/專利、競爭格局、上游原料情況、下游主要應(yīng)用市場需求規(guī)模及前景、區(qū)域結(jié)構(gòu)、市場集中度、重點企業(yè)/玩家，企業(yè)占有率、行業(yè)特征、驅(qū)動因素、市場前景預(yù)測，投資策略、主要壁壘構(gòu)成、相關(guān)風(fēng)險等內(nèi)容。同時北京普華有策信息咨詢有限公司還提供市場專項調(diào)研項目、產(chǎn)業(yè)研究報告、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、項目可行性研究報告、專精特新小巨人認證、市場占有率報告、十五五規(guī)劃、項目后評價報告、BP商業(yè)計劃書、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、藍白皮書、國家級制造業(yè)單項冠軍企業(yè)認證、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務(wù)。