2021年中国航空材料行业研究报告

1、2021年中国航空材料行业研究报告,概要,1.预计未来5-10年内，随着军备费用的提高，空军将会迎来 新老机型更替的高峰期，而新机型的上线将推动航空材料的 需求市场,2017年，“十九大”报告提出，中国力争2035年基本实现国防与军队现代化， 军队将更多地使用第三、第四代战斗机。战斗机的跟新换代将推动航空材 料量和质的需求，这将在技术与产能方面驱动中国航空材料的发展,2.在中国民航制造业不断发展的大背景下，航空材料行业发 展势在必行,C919干线客机是中国按照国际民航规章自行研制并且具有自主知识产权的 中型喷气式民用飞机，与2017年5月首飞成功，当前C919订单总数超过 1000架，主要客户包括东方航空、海南航空、中国国际航空、中国南方航 空、各大融资租赁企业等，累计客户数量达到28家,3.近年来，在中国高校和科研院所的不断努力下，航空材料， 尤其是耐高温材料和高温合金都取得突破 近年来，在中国高校和科研院所的不断努力下，航空材料，尤其是耐高温 材料和高温合金都取得突破，中国国产飞机发动机制造打下了坚实的制造 基础。但中国当前自主研发的航空材料类型仍旧略显单薄，复合材料等的 研发涉及

2、不多，中国航空材料的研发依旧任重道远,航空材料：中国飞机中国原料 2017年，中国制造国产大飞机C919首次试飞成功，引起世界广泛关注。飞机制 造被称为“现代工业上的皇冠”，而航空材料为飞机制造的重中之重。在中国国产 飞机实现量产的背景下，中国国产航空材料也在努力突破，取得发展。航空材料 由于其特殊工作环境与性质，具有轻质高强、高温耐蚀的特点。以用途来划分， 航空材料包括结构材料和功能材料；以质地来分，航空材料分为金属材料、高分 子材料、无机非金属材料和复合材料。现阶段，航空材料产业链上游有色金属原 材料价格较为平稳，略有波动，中游国产化程度增加，但高质量的航空材料仍需 进口，下游零部件生产商主要有海外企业为主，但中国制造商逐渐打破垄断。 2016-2020年，中国政府一直致力于推进中国航空材料的研发与应用，给予航空 材料研发团队、科研院所、企业等资源和税收等优惠政策，同时，中国支持飞机 国产化制造的政策也推动了航空材料的需求。,比强度：比强度是材料的抗拉强度与材料表观密度之比，法定单位为牛/特（N/tex）。比强度越高表明达到相应强度所用的材料质量越轻。优质的结构材料应具有较高 的比

3、强度，才能尽量以较小的截面满足强度要求，同时可以大幅度减小结构体本身的自重。 比刚度：比刚度是指材料的弹性模量与其密度的比值，亦称为“比模数” 或“比弹性模量”，是结构设计，特别是航空、航天结构设计对材料的重要要求之一。 复合材料：复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。 海绵钛：海绵钛，是钛加工材的原料。一般为浅灰色颗粒，表面清洁，无目视可见的夹杂物，也包括有缺陷的海绵钛块，如过烧的海绵钛块、具有明显的暗黄色和亮黄 色的氧化海绵钛块、带有暗黄色和亮黄色痕迹的氧化和富氮的海绵钛块、带有明显氯化物残余的海绵钛块、带有残渣的海绵钛块等。 第一代战斗机：第一代战机于20世纪40年代末50年代初问世，代表机型有美国的F-86和苏联的米格-15等，这一代战斗机以大口径航空机枪（炮）为武器，可在跨声速 区进行近距空战格斗，实用升限约为15000m，采用中等后掠角机翼，推重比45。后期带加力燃烧室的涡喷发动机配备光学瞄准具，且部分飞机装有作用距离仅几千米 的截击雷达，第一代战机已基本退役，我国第一代战斗机有米格15、歼5（米格17）。 第二代战斗机： 第二代超音

4、速战斗机出现于50年代末和60年代初。代表机型包括美国F-104“战星”式；英国“闪电”式；法国的“幻影”和“幻影”F1；瑞典的萨伯-37；前苏 联的米格-21等；中国在米格-21基础上研制的歼7等。 第三代战斗机：第三代战机是上个世纪六十年代后主要出现的战斗机，其特色为应用第三代航空发动机使中低空机动灵活性高、配备先进雷达设备、加强导弹应用等。 主要使用年代为1972年后。 第四代战斗机：第四代战斗机是指在20世纪70年代陆续开始服役的、吸收第三代战斗机设计与使用上的经验，加上诸多空中冲突与演习显示出来的问题和需求，融合之 后成为冷战结束前后最主要的角色，使用第四代航空发动机。特征是机动性、电子系统的提升，还有部分隐身的尝试性使用。代表机型：F15E、F18、JAS-39战斗机、鹰 狮NG战机、阵风战斗机、台风战斗机、“幻影2000”、米格-35、苏30SM战机、苏33、苏34、苏35、歼-10B、歼-11B、歼-15、歼-16。 传感技术：传感技术就是传感器的技术，可以感知周围环境或者特殊物质，比如气体感知、光线感知、温湿度感知、人体感知等等，把模拟信号转化成数字信号，给中 央处理

5、器处理。最终结果形成气体浓度参数、光线强度参数、范围内是否有人探测、温度湿度数据等等，显示出来,名词解释,航空材料的背景,航空材料的主要分类与特点,航空材料由于其特殊工作环境与性质，具有轻质高强、高温耐蚀的特点。以用途来分，航空材料包括结 构材料和功能材料；以质地来分，航空材料分为金属材料、高分子材料、无机非金属材料和复合材料 航空材料的主要分类与特点,航空材料,金属材料 纯金属/合金,高分子材料 天然材料/合成材料,无机非金属材料 除金属材料、有机高分子材料以 外的几乎所有材料,复合材料 由一种或多种起增强作用的材料 与一种起粘结作用的材料结合制 成的具有较高强度的结构材料,细分,高比强度和高比刚度 优良的耐高低温性能 耐老化和耐腐蚀 适应空间环境 有寿命和安全,分类,特点,铝合金、镁合金、钛合金、钢、高温合 金、粉末冶金合金等,玻璃、陶瓷等,透明材料、胶粘剂、橡胶及密封剂、涂 料、工程塑料等,聚合物基复合材料、金属基复合材料、 无机非金属基复合材料、碳/碳复合材 料等,具体材料,航空材料的主要应用分布,航空材料中复合材料的运用领域较多，碳纤维及复合材料应用范围最广；其次合金也是航空

6、材料的重要 组成部分，其中钛合金、高温合金应用较多 航空材料的主要应用分布,复合材料：碳纤维及复合材料 主要用于主承力结构、次承力结构， 应用范围较广,复合材料：金属基复合材料 主要用于结构件，具体包括主舱体 龙骨桁架与支柱,复合材料：陶瓷基复合材料 主要用于航空发动机热端部位，具体 包括发动机燃烧室、涡轮等部位,合金：高温合金 主要用于航空发动机热端部位，具体 包括发动机燃烧室、导向器、涡轮叶 片、涡轮盘这四大部位,合金：钛合金 主要用于主承力结构、次承力结构以 及发动机500以下的部位，运用范围 较广,合金：新型铝锂合金 主要用于主承力结构、次承 力结构,特种工程塑料 主要用于零部件，如货舱排水系统、低压液体处 理系统、电缆管道和保护外套等,无机非金属材料： 低膨胀微晶玻璃 激光晶体,高分子材料： 铝箔材料,吸波材料,中国航空材料发展历程,中国航空材料发展史开始于仿 制阶段，在苏联的援建下建设 了最初的航空材料生产研发设 施，随后摆脱西方国家的技术 依赖，开始自主研发创新之路 中国相继实现了高温合金自主 研发、复合材料自主研发等重 难点项目，打破行业壁垒，实 现了新的突破 随着中国

7、航空业的发展，市场 对航空材料的需求更加多样化。 然而中国和世界上领先的航空 材料制造国如美国、俄罗斯、 日本等国相比，中国航空材料 牌号较少，且在研发和生产方 面仍有一定差距,中国航空材料发展史开始于仿制阶段随后摆脱西方国家的技术依赖，开始了自主研发创新之路，近年来 中国相继实现了高温合金与复核材料的自主研发，实现了新的突破，但与发达国家仍有差距 中国航空材料发展历程，1950-2021年,50年代，中国航空工业处于起步 状态，中国尚未有航空材料自主 生产能力，所有航空材料也都依 赖苏联进口 1952年4月，中央财经委副主任 李富春受毛泽东委托，开始组织 建立航空工业独立自主生产体系 1952年8月，周恩来把航空材料 研究所的建设列入苏联援建重点 156项之一 “一五计划”中改造老厂成为军工 生产厂 建立了设计航空各专业的成体系 的高等院校，如北京航空学院、 西北工业大学、北京钢铁学院、 东北工学院、南京航空学院、上 海交通大学等,进入20世纪60年代，中国开始 中国自主研发航空材料的道路 1960年，为解决航空材料供应 问题，中央以104号专案任务 下达全国10大钢厂共同完成高 温

8、合金的试制生产任务。1961 年，下达了105号专案任务， 解决歼6飞机所需关键材料 1965年，中国航空工业所需的 高温合金满足需求。批量生产 的歼6飞机所需的12,319项原 材料和直5所需的9,019项原材 料，全部由中国756家厂提供 1973年以后，中国甘肃镍矿开 发成功，中国不再缺镍,空心涡轮叶片高温合金材料 K417研制成功，取得中国航空 材料界的突破性进展 1985年，“多孔气冷铸造一级涡 轮叶片的研发与推广“取得国家 科技进步奖 1988年，中国开始采用泡沫陶 瓷开发出铸造高温合金过滤净 化技术，对返回料的应用创造 了条件。 1992年，中国又发展了单晶高 温合金叶片制造工艺，并开发 出单晶高温合金（DD3、DD4、 DD6、DD402等），同时还发 展了单晶涡轮转子叶片铸造工 艺 至此，中国航空铸造工艺需要 的人才储备、知识储备、技术 储备与装备储备已经完成,进入21世纪，中国在航空陶 瓷、纳米、合金等复合材料领 域的研究取得了一定的成果 2009年9月，中航工业与西北 工业大学联合成立中航陶瓷基 复合材料。中国自主研发的高 温复合材料进入产业化阶段 碳纤维T700

9、、T800碳纤维已 经得到应用。2016年， 中国 成功研发出了M60J级别的高 模量碳纤维，成本低，正在进 行量产研究 2016 年，中国研发团队成功 研发高温PST钛铝单晶合金， 拓宽了高温合金的应用领域， 对于新型轻质高温结构材料的 发展和应用具有重要意义,1950S 建设阶段,1960S-1970S 起步阶段,1980S-1990S 发展阶段,主要研发成果： K417 、 DD3 、 DD4 、 DD6 、 DD402等,主要研发成果： GH30 （中国第一个高温合金）、,808合金（GH135）、 GH140（GR2）,镍基合金GH33A 、 DZ3 、 DZ4 、 DZ22、201叶片、K11、K14、K1、 K3、K5、K6,21世纪-至今 发展阶段,主要研发成果： 先进树脂基复合材料、座舱玻 璃材料、橡胶密封材料、先进 涂层和镀层、功能材料、机隐 身材料、超高温材料，金属基 和陶瓷基复合材料,航空材料的产业链分析,航空材料发展产业链分析,2015-2020年，航空材料产业链上游有色金属原材料价格较为平稳，略有波动，中游航空材料的国产化 程度增加，下游零部件生产商主要以海

10、外企业为主，但中国制造商逐渐打破零部件生产巨头的垄断 航空材料产业链分析,上游,中游,下游,航空材料,航空部件生产商,原材料,合金 复合材料 航空材料的中游主要为三个部分，分别合 金、复合材料和其他材料 随着中国飞机制造产业的不断发展，高性 能的复合材料在现代航空业中的占比越来 越高，在未来，复合材料在航空领域的应 用前景将十分广泛 其他材料,合金原材料 复合材料原材料,航空零部件生产商主要为海外企业，且被几家巨头 公司垄断，如美国通用、意大利阿莱尼亚、霍尼韦 尔、劳斯莱斯等，亚洲地区日本三菱和川崎重工较 为强势 以中航为代表的中国航空材料自主研发制造商逐渐 崛起，中国航天零部件制造商涉及的零部件种类较 多，基本零部件都有涉及，打破了海外零部件商垄 断的格局,64.0,53.5,65.5,80.0,58.5,80.0 70.0 60.0 50.0 40.0,90.0,2015-062016-062017-062018-062019-062020-06,钛合金是航空合金材料中 的重要组成部分，因此， 金属钛是航空材料中不可 或缺的原材料 2010年之前，海绵钛的价 格居高不下，因此钛合金

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