碳陶、碳碳刹车材料深度报告
碳碳复材基于其低密度、高强度、高导热性、摩擦性能好、热衰退程度轻等优异的综合优势性能，是高速制动场景中的理想刹车材料，碳陶复材解决了碳碳复材湿态摩擦因数衰减大的缺点，综合性能再进一步，是最新一代刹车材料。本篇我们聚焦于碳陶、碳碳复材在汽车、飞机和高铁领域的市场前景，判断在汽车应用市场快速增长之下，碳陶刹车行业有望迎来从0到1式的发展。碳碳刹车行业在国内企业的性价比优势之下，有望率先在民机更新替换市场上实现国产替代。军事强国建设及新型武器列装也将推动推动碳碳刹车在军机市场上渗透率稳步提升。
■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。相较于目前主流汽车刹车材料灰铸铁，碳陶刹车的核心优势在于：1）轻量化，同等工况下，碳陶刹车相比铸铁刹车可实现悬挂系统以上减重100kg的效果，事半功倍；2）热衰退现象更轻、制动距离更短、湿摩擦系数高，可确保更高的驾驶安全、更高的可靠性、更优的操控和刹车体验。政策与市场共驱新能源车销量和渗透率持续快速提升，汽车轻量化、电动智能化需求日益凸显，而碳陶刹车是理想的轻量化材料，也是自动驾驶线控制系统理想的刹车执行材料，渗透率提升是大势所趋。我们测算2025年碳陶刹车材料市场总规模可达百亿级：测算2025年C级新车、新能源商用车以及汽车改装市场分别将为碳陶刹车材料市场贡献37.04亿、21.61亿和57.2亿市场规模。目前碳陶刹车的生产厂商以海外企业为主，包括布雷博（Brembo）、英国ALCON、英国AP、美国fusionbrakes等，其中布雷博是全球碳陶刹车制动系统的领军企业，海外企业进入行业较早但产品售价高昂，难以实现大规模商用，我们以国内企业的碳碳复材成本结构以及降本经验为参考，认为碳陶复材降本有空间，且目前已有优化陶瓷化制备工艺、开发近尺寸预制体成型工艺、智能化生产制造等明确降本路径，短纤和长纤盘也能分别满足不同档次客户需求。国内企业如金博股份和天宜上佳已有低成本制备技术储备，相较海外企业可实现大幅成本下降，且已开始与下游车厂建立定点合作关系，具备碳陶刹车盘量产能力。我们认为，我国电动车市场以国内企业为主，国内碳陶刹车盘企业与主机厂在联合研发、主机厂认证、产品性价比等方面有全面的先发竞争优势。我们看好汽车碳陶刹车盘市场在汽车电动智能化、轻量化、高端化以及成本下降的共同推动之下迎来产业从0到1的拐点，看好国内企业在百亿蓝海市场上的先发领先。
■飞机碳碳刹车：国产替代机会在民机维修更新市场，军机渗透率稳步提升。碳碳刹车材料是飞机主流刹车材料，相较于汽车，飞机刹车这一场景对湿摩擦系数衰减问题痛点不强，且碳陶刹车成本高于碳碳，目前没有明显向碳陶刹车升级的趋势。军机领域我国已有北摩高科、西安制动等企业具备大规模供应能力。随着军事强国建设继续推进，军费支出占GDP比例有望提升，航母舰载机等新型武器列装以及碳碳复材成本下降也将推动碳碳刹车材料渗透率提升。测算2025年军用飞机碳碳刹车盘市场规模达8.84亿。民航飞机方面，民航制动的原始设备供应商市场（OEM）长期由海外巨头垄断，短期内国内企业难以突破，性价比优势之下，国产替代机会主要在更新替换市场，目前北摩高科、西安制动等国内企业已取得碳刹车PMA证书，获得进入维修更新市场的资质。测算维修更新市场的国产替代空间接近30亿。
01
高速制动场景催生碳碳/碳陶刹车材料需求
制动器是使运动中的机构改变速度或迅速减速进而停止并保持停止状态的机械装置，其原理为通过摩擦将动能转换为热量吸收或者散发掉，制动器中所使用的摩擦材料被称为刹车材料，根据所使用的机构，刹车材料可以分为汽车刹车材料、火车刹车材料和航空刹车材料等，根据材料类型，则可以被分为树脂基刹车材料、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。
高速制动场景催生碳基刹车材料需求，碳陶为终极升级方向。要满足制动需求，刹车材料需具备足够而稳定的摩擦系数、抗氧化磨损性能优异，环境适应性强等，除此之外，刹车材料还要兼顾舒适度和性价比，需要具备摩擦噪音小、工作中不粘结和咬合以及原料来源充裕，性价比高等特点。最开始的刹车材料为棉线增强的树脂基材料，后续发展了石棉材料、熔铸金属材料、粉末冶金材料、碳碳复合材料以及纤维增强陶瓷基复合材料，石棉材料因为致癌性，熔铸金属材料因为摩擦系数不稳定、磨损大和易粘结等缺点不能满足飞机、高铁以及高性能汽车等高速制动场景的制动要求，粉末冶金材料、碳碳复合材料以及纤维增强陶瓷基复合材料目前已成为高速制动场景的主流刹车材料。其中碳陶复合材料基于其在干湿态摩擦因数、磨损损失、火花、质量等方面的全面领先，是未来刹车材料的终极升级方向。
02
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 碳陶刹车为汽车刹车材料升级方向
刹车材料是汽车制动执行系统的重要组成部分，对行车安全和操控体验至关重要。传统汽车制动系统包含用来对汽车车轮施加外力以对其进行一定程度强制制动的操控系统、液压系统、助力系统、电子控制系统和执行系统。其中执行系统包含刹车钳、刹车片和刹车盘，刹车片与刹车盘组成一对摩擦副，在汽车制动时通过相互之间的摩擦来将汽车动能通过摩擦转化为热能，从而达到降低速度的效果。刹车材料作为汽车制定执行系统的重要组成，需要具备高强度和耐久性、制动能量吸热能力强、高减振，最小化NVH（噪音、振动、刺耳）、耐腐蚀程度高等性能要求，刹车材料性能的优劣对驾驶员的安全系数以及操控体验有至关重要的影响。
汽车主流刹车盘材料为灰铸铁，碳陶刹车性能更优但成本更高。灰铸铁是第一种用于制造汽车刹车盘的材料，能够实现摩擦稳定、噪音低、磨损率低等优秀性能和低制造成本的平衡，因此19世纪末以来一直是汽车刹车材料的主流，但灰铸铁材料热衰退较为严重，也就是当摩擦加剧导致更高温度时，制动距离缩短，性能下降。相较于灰铸铁，碳陶刹车热衰退现象更轻，且具备更轻的重量、更短的制动距离、更小的制动噪音、更长的使用寿命以及更加耐腐蚀。可以说，碳陶刹车在性能方面完全碾压灰铸铁刹车，是汽车刹车材料的升级方向。碳陶刹车的缺点在于制造周期长，成本高，从而售价也远高于灰铸铁刹车。特斯拉model s plaid可以选配的官方碳陶刹车套件售价高达两万美元，但普通灰铸铁刹车售价一套不到1000元。
2.2 汽车电动化、智能化、高端化和成本下降共驱碳陶刹车渗透率提升
政策与市场共驱新能源车销量和渗透率持续快速提升。双碳背景下，政府持续加大对新能源汽车产业的支持力度，2011-2021年新能源汽车销量CAGR达83.44%，2021年新能源车销量352.05万辆，占汽车销量的比例由0.04%提高到13.4%，新能源车渗透率在2021年首次超过10%，意味着市场需求的真正打开，叠加规模效应带来的成本下降以及燃油价格的大幅上涨，将进入政策与市场共驱销量快速增长的阶段，预计渗透率还将快速提升。
汽车电动化带来轻量化需求提升，碳陶刹车减重事半功倍。相较于燃油车，电动车没有了内燃机和变速箱等传统结构，但所携带的电池导致同级别的电动车普遍要比燃油车重。电动车较高的自重带来两方面问题，一是安全问题，自重越大的车行驶惯性会越大，也就意味着需要配备更强的刹车。二是续航里程问题，自重大会减少续航里程，对电动车而言会加重“里程焦虑”。结合以上两方面来看，不论是在行车安全方面还是减重以增加续航里程方面，碳陶刹车制动距离短、使用寿命长以及重量轻的优势在汽车电动化趋势之下都将愈发凸显。
举例来讲，以勒迈380mm的碳陶刹车盘为例，一对碳陶刹车盘比同尺寸灰铸铁刹车盘可使汽车悬挂系统以下减重20kg，等同于悬挂系统以上减少100kg重量效果，在减重上起到事半功倍的效果；碳陶刹车盘良好的摩擦性能及无热衰退现象也带来更好的制动效果。提升续航里程方面，数据显示汽车的车身每减重10%，燃油的消耗可降低6%-8%，换言之，汽车减重100kg，百公里油耗大约降低0.3-0.6L，电动汽车重量每降低10kg，续航里程可增加2.5km，一辆汽车如果安装两对碳陶刹车盘，可减少百公里油耗0.6-1.2L，对于电动汽车，可增加续航里程50km。
汽车电动化和智能化趋势带动线控制系统装配率提升，碳陶刹车是理想的线控刹车系统刹车材料。电动车渗透率的不断提升将在两方面带来线控刹车系统需求量的提升：一方面，电动车本身对延长续航里程的诉求很强，由于线控刹车系统的各部件只是通过电信号来交流，这样就能通过刹车控制单元在动能回收与机械制动之间进行选择，将二者完美融合从而最大限度回收能量，增加电动车续航里程。另一方面，电驱动为实现自动驾驶打下基础，根据Strategy Analytics预测，2020-2035年全球L2及以上的智能车渗透率将由7%大幅提升至79%。根据华为发布的《智能世界2030》，中国自动驾驶新车渗透率将超过20%，自动驾驶渗透率和自动驾驶级别的不断提升意味着驾驶员会逐渐将更多的控制权限下放给车载计算系统，线控制系统的装配率随之将不断提升。相较传统的机械控制，线控系统的最大优势是响应精准迅速，可以为智能驾驶提供更高的制动响应速度。从以上两方面来看，线控刹车系统是未来刹车系统发展的大势所趋。而碳陶刹车系统基于自身制动距离短的优势，与线控制系统配合，不仅能为自动驾驶提供更高级别的刹车安全保护，也有助于更好回收能量、减轻车重，从而延长续航里程。
人均可支配收入增长推动我国高端车和汽车改装市场规模不断扩大。2013-2021年间我国人均居民可支配收入CAGR为8.48%，居民收入水平提升促消费升级，2013-2021我国C级车销量占比由3%上升到7.29%，2021年销量达72.86万辆，我国人均GDP即将迈入高收入门槛，C级车为中大型车，定价更高，更追求性能和驾驶体验，随着居民可支配收入不断提升带来消费水平提高，预计C级车销量仍将保持快速增长。C级车之外，汽车改装既能彰显个性化需求，又可提升车辆性能，产业信息网数据显示，在欧美日等发达国家有着发达的汽车改装市场，汽车改装率高达80%以上，相比之前我国汽车改装率只有3%左右，我国汽车改装市场尚处于起步阶段，存在一些诸如改装配套政策法规和技术标准不完善、政府管理模式和机制不健全、改装专业化技术及人才储备不足等问题，但随着我国汽车市场由增量市场向存量市场过渡，以及更偏好个性化的90后、00后年轻购车群体的增加，车主为追求个性化和提升性能而进行改装的意愿越来越强，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》中提出，据不完全统计，65%的私家车消费者具有汽车改装的意愿。总之，我国C级车消费及汽车改装市场规模在人均可支配收入不断提升、相关改装政策法规不断明确和专业人员队伍不断扩大的大背景下持续增长的方向是明确的。
碳陶刹车具备刹车距离短、轻量化、制动噪音小等优势，安装碳陶刹车相当于在悬挂系统以下减重，这样会使方向盘操控更为灵巧，车身振动减小，舒适度更高，碳陶刹车卓越的性能表现可匹配C级车以及汽车改装市场对车辆性能的较高追求。
直接材料成本占比低，降本有空间。碳陶复合材料是在碳碳复材的基础上多了一道硅化处理的工序，我们可以用碳碳复材的成本构成来表征碳陶复材，以金博股份热场材料为例，公司优化工艺步骤，用快速化学气相沉积大幅缩短沉积时间以降低制造费用，并自制预制体向产业链上游延伸，2019年直接材料在碳碳热场生产成本中的占比为31.18%，2021年上升到51.95%，背后主要来自于制备技术的进步和生产效率的提升所带来的制造费用下降。虽然目前由于生产工艺不成熟和生产周期长等方面的问题而生产成本较高，但从碳碳复材的成本结构和降本经验来看，碳陶复材有着不小的降本空间。
碳陶刹车盘分为长纤盘和短纤盘，可匹配不同档次的客户需求。碳陶刹车盘根据纤维状态可以分为短纤盘和长纤盘，短纤盘的制备工艺主要是分为混料、模压成型、碳化、陶瓷化、去重装配，优点在于仅需要一个月制备周期，且模压成型下原材料利用率很高，因此制造综合成本低。短纤盘的缺点是强度较低、韧性较差，使用过程中容易出现掉块、断裂等风险。长纤盘的制备首先将连续碳纤维用针刺法做成预制件，然后通过化学气相渗透增碳形成碳碳多孔体，再通过硅化做成碳陶复合材料，最后经机加工成碳陶制动盘。与短纤盘相比，长纤盘具有更高的强度、更好的导热性、耐磨性和抗疲劳性，但是由于制备周期长且对原料利用不充分，所以成本较高。短纤盘性能一般但成本低，长纤盘性能出众成本高昂，对碳陶刹车盘市场开发来讲，可分别匹配不同客户档次的客户需求进而推动渗透率提升，短纤盘针对性价比客户，长纤盘针对追求性能的客户。
产业链探索降本路径，五维降本路径清晰。根据世鑫新材在“2021中国汽车供应链大会”上的发言，碳陶复材刹车盘的降本路径有5个方面：1）降低原材料价格：通过优化碳纤维的牌号和含量来实现原材料成本的降低；2）优化制备工艺：长纤盘制备周期长主要受限于热工艺，热工艺包含CVI增碳工艺和反应熔渗陶瓷化工艺，可以通过开发多料柱限域CVI工艺和快速熔融工艺来实现生产周期的大幅度降低，预计可降低至一个月以内；3）生产智能化：碳陶刹车盘的加工不同于传统金属盘，陶瓷组分的存在使其加工难度大和加工效率低。目前国内碳陶盘的机械加工多为非智能化生产，通过智能化在线检测和生产可以大幅度提高生产效率，进一步降低成本；4）开发近尺寸预制体成型工艺：目前长纤盘预制体是从方板上面切割而来，这样会形成中间和四个角五块余料，导致原材料的利用率非常低。如果能开发出近尺寸预制体成型工艺，可以直接制备出环形坯体和通风散热结构，从而大大提高原材料的利用率，同时还可以减少制动盘的机械加工量，大幅度降低制备成本；5）能源价格：制备碳陶刹车盘热工艺所需的温度高且时间长，用电量非常大，所以如果能够争取到优惠的能源专项价格，可有效降低碳陶刹车盘制备成本。
2.3 测算汽车碳陶刹车市场规模可达百亿级
2025年，新车市场中碳陶刹车的市场规模预计达到58.65亿元。1）乘用车：由于碳陶刹车盘短期内尚难以平价，因此只考虑在售价较高的C级车中应用。目前碳陶刹车仅在法拉利、兰博基尼等少数跑车中应用，C级车中基本没有新装，因此我们假设2021年碳陶刹车在C级车中的渗透率设为0%，金博股份等国内企业已与广汽等下游客户开展试点合作，碳陶刹车盘商业化应用加速可期，我们认为2022年或是碳陶刹车放量元年，渗透率达到0.5%，后续在新能源汽车占比逐渐提升之下，汽车轻量化和智能化需求叠加成本下降将推动碳陶刹车在C级车中的渗透率加速提升，预计2023-2025年间分别提升2个、4个和6个百分点。2013-2021年间，我国C级车销量CAGR为9.24%，我们假设2025年保持这一增速。碳陶刹车盘目前以国外品牌为主，价格在10-13万元/套左右，我们假设目前主流市场价格为12万元/套，随着国产产品市场份额逐渐提高和碳陶制造工艺优化，假设之后碳陶刹车盘均价每年下降30%。我们预测，2025年C级车新车装配碳陶刹车盘的市场规模为37.04亿元。2）商用车：新能源商用车的减重需求更为突出，预测碳陶刹车可能首先在新能源商用车中推广应用。据《中国商用汽车产业发展报告（2021）》预测，新能源商用车销量达30万辆，倒算2021-2025年新能源商用车销量年均复合增速为13.11%。2021年，碳陶刹车在新能源商用车中的渗透率设为0%，假设之后每年加速提升。我们预测，2025年新能源商用车新车装配碳陶刹车盘的市场规模为21.61亿元。
汽车改装市场中，《汽车产业中长期发展规划》预计2025年我国汽车销量为3500万辆，由此计算2021-2025年汽车销量CAGR为7.43%，则2022-2024年汽车销量为2822.76/3032.53/3257.89万辆。中国汽车流通协会数据显示，我国汽车报废率约3%，则2025年汽车拥有量为38133.79万辆。我国目前汽车改装率仅有3%左右，对比海外80%左右的改装率有较大提升空间，随着人均可支配收入提升带来消费者个性化需求提升和追求更为极致的驾驶体验，以及汽车改装相关法规和专业服务团队的不断完善，我们假设未来我国汽车改装率将稳步提升，2025年达到5%。碳陶刹车能带来更好的操控和刹车体验，以及降低油耗和增加续航里程，是汽车改装的首选改装部件之一，我们假设2025年改装车辆中更换碳陶刹车的比例为1%。与C级和新能源商用车测算相同，我们假设成本下降下2025年碳陶刹车单车价值量为3万元，综上，我们测算2025年汽车改装市场中碳陶刹车盘需求达57.2亿元。
2.4 性价比和产业链优势下，内资企业大有可为
布雷博（Brembo）是全球碳陶刹车盘的领军企业。目前碳陶刹车的生产厂商以海外企业为主，包括布雷博（Brembo）、英国ALCON、英国AP、美国fusionbrakes等，其中布雷博是全球碳陶刹车制动系统的领军企业，公司成立于1961年，为世界知名的汽车、商用车和摩托车生产商提供高性能制动系统、离合器以及赛车零部件。1997年，布雷博开始研发碳陶制动盘。2009年，布雷博与SGL Carbon成立合资公司Brembo SGL Carbon Ceramic Brakes （以下简称“BSCCB”)，专门负责碳陶制动系统的开发、生产以及销售，供轿车和商用车OEM市场使用。BSCCB旗下有CCB和CCM两个系列的碳陶制动产品，主要应用于保时捷、法拉利等高端车型及赛车中。2020年受新冠疫情影响，BSCCB业绩下滑，2021年快速回升，收入为1.96亿欧元，同比+22.56%；BSCCB归母净利润占布雷博集团净利润的比例大体上保持上升态势，2021年归母净利润为0.15亿欧元，占布雷博集团净利润的7.11%。
国内企业布局碳陶刹车市场，渗透率提升下，价格产业链优势带来巨大的国产替代空间。生产工艺复杂、成本高是制约碳陶刹车放量的重要原因。未来随着生产技术不断突破和渗透率提升带来规模效益显现，碳陶刹车的生产成本有望下降。若碳陶刹车造价出现明显下降，则其应用可由高端车向中端进一步渗透，需求量得到巨大增长。近年，国内企业积极布局该领域。国产碳陶刹车盘与进口产品相比有明显的价格优势，Brembo碳陶刹车盘方案8-12万元/套，如果国内公司在技术上实现突破，达到批量生产，将具有巨大的国产替代潜力。成本之外，我们在上述分析中提到电动化是驱动碳陶刹车渗透率快速提升的重要推动力，目前我国电动汽车产业正处于渗透率快速提升时期，且供给端经济以内资车厂为主，国内碳陶企业在联合研发、性价比以及主机厂认证方面有先发优势，或将跟随国内电动汽车产业快速发展。目前国内汽车碳陶刹车正处于起步阶段，已有金博股份、天宜上佳、勒迈科技等企业在专利、车企合作以及产能方面前瞻布局。
金博股份：公司是国内碳碳复材的龙头企业，产品主要应用于光伏行业的晶硅制造热场系统，依靠其在碳基复合材料方面的技术储备和优势地位，于2021年10月设立全资子公司湖南金博碳陶科技有限公司，从事碳/陶复合材料的技术研发、产品制备和市场应用。公司自主开发了碳/陶复合材料制备技术，通过针刺过程将陶瓷浆料注入碳/碳预制体的碳/陶复合材料，实现在室温下通过物理方式将陶瓷粉体引入到碳纤维预制体中，经气相沉积后制备得碳/陶复合材料，实现了低成本的碳/陶复合材料的制备。2022年3月23日，金博股份取得IATF16949：2016质量管理体系认证证书，标志着碳陶刹车盘产品取得进入汽车供应链的通行证；今年6月以来，公司公告相继成为广汽埃安、比亚迪碳陶制动盘的定点供应商。公司目前已具备年产10万套碳陶刹车盘的产能，且可根据市场需求快速扩大生产能力。
天宜上佳：公司为国内动车组用粉末冶金闸片龙头，目前碳基复合材料业务已成为公司第二成长曲线，碳碳热场业务占2021年营收比例已达到21.18%。碳陶复材方面，公司已具备新能源车、商用车及特种车辆碳陶制动盘预制体编织、气相沉积、陶瓷溶渗等制备技术能力。在碳陶制动盘加工技术上有效缩短了加工周期，降低了生产成本；公司已完成与国外顶尖竞品1:1台架对比测试，产品性能与竞品相当。2022年3月，公司与北汽福田汽车签订战略合作协议，双方将共同设计开发商用车及特种车辆核心零部件，就制动材料轻量化、高性能、低成本作为重要发展方向。公司正定增募投15亿在江油建设年产15万台套高性能碳陶制动盘产业化项目，目前建设工作已启动。
03
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 飞机碳碳刹车：国产替代在民机维修更新市场，军机渗透率稳步提升
C/C复材作为新型刹车材料，与传统的钢刹车材料相比，能带来更高的制动保障和经济效益。与钢刹车部件相比，碳刹车具有许多优良性能：1）重量轻：飞机用碳刹车装置与钢刹车装置相比，重量可减轻40％左右。以 A型军机为例，减重32kg，则平均每个起落可少耗航空煤油14kg，约合17美元；2）使用寿命长：在同等使用条件下，C/C复合刹车材料的磨损量约为钢刹车材料的1/3~1/7，这大幅度延长了碳刹车的使用寿命；3）承载和过载能力强：碳/碳复合刹车材料在2000℃的高温下也不会熔化，不会发生粘结现象，而钢刹车盘的最高使用温度不超过900℃，在飞机中断起飞的极其恶劣的使用条件下，由于碳刹车盘的过载能力大，可以保证刹车装置不损坏，而且能保持刹车过程平稳，刹车响应灵敏，因其可靠性更高；4）比强度高、维修方便、摩擦系数稳定、随着温度升高机械性能稳定、耐腐蚀等。因此，从上世纪六七十年代开始，全球主要的刹车机轮公司开始使用碳碳复材作为新型刹车材料，80年代初，碳刹车技术趋于成熟，近十余年，美、英、法、俄等国应用碳刹车的机种己超过100个，其中美国应用的机种最多。
军费支出增长空间大，带动军用飞机碳碳刹车盘需求不断增长。近十年来，我国军费支出占GDP的比重在1.20%-1.35%之间，显著低于2.2%的全球平均水平。根据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》，中国军费支出虽然位列世界第二位，但在军费支出前五名的国家里，中国军费占GDP的比例最低。按照国防经济学术界观点，军费在GDP中占比 2%-4%，是国家军事安全区间，因此我国军费支出还有很大的增长空间。并且，我国将“适当增加高新武器装备及其配套设施的建设投入”排在新增国防费主要用途的第一位，随着我国由军事大国向军事强国转变，武器装备采购经费投入在较长时期内将维持较高水平，从而将带动军用航空产业的发展，飞机碳碳刹车盘的需求也将随之增长。近年来，我国军费预算持续稳定增长，为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出，2022年我国国防支出预算为14504.5 亿元人民币，同比增长 7.1%。
军机总量增加+渗透率提升+更换频率增加多因素发力，共助形成军机碳碳刹车亿级市场。随着军事强国建设的不断推进，以及全球地缘局势紧张程度加剧，我们认为我国军机数量将维持稳步增长态势。据智研咨询统计，2015年我国使用碳碳刹车盘的军用飞机的数量为660架，碳碳刹车的渗透率为22.45%。碳碳刹车与传统的钢刹车相比，具有明显的性能优势，再加上我国航母列装增多，对飞机刹车装备的性能要求更高，军机装备碳碳刹车的比例有望进一步上升。刹车盘属于耗材类产品，随着军队实战化训练强度加大，刹车盘的更换频率将会提高，这将进一步增加碳碳刹车盘的需求。我们预计，2025年军机碳碳刹车盘市场规模达8.84亿元。
2021年，我国民用运输飞机达4054架，未来有望进一步增加。我国民航飞机经历了两个发展阶段：2018年及以前，民航飞机数量以每年10%以上的速度高速增长。2019年以后，增速明显放缓，尤其2020年，受新冠疫情影响，民航运输总周转量同比下降38.3%，民用运输飞机数量增速也明显下降。截止2019年9月29日，中国民航飞机数量位列世界第二，但与排名第一的美国相比，数量不到美国的1/2。尽管由于日常出行方式的差异，中国民航飞机数量预计在短期内可能无法达到美国的水平，但仍有较大的增长空间。未来随着疫情的缓解，民航业有望迎来一个快速回升的时期，相应地，民航飞机数量也将大幅增长。
民用飞机碳碳刹车聚焦维修更新市场，国产替代空间接近30亿。民航制动市场长期由海外巨头垄断，由于整机制造由国外企业垄断且进入门槛很高，短期内国内企业很难进入OEM（原始设备制造商）供应链，所以一般先取得《零部件制造人批准书》（PMA证书）进入维修更新市场。根据民航总局适航审定司统计，2013-2017年我国民航飞机中碳刹车渗透率维持在54%左右，假设2021年渗透率提高至55%，且由于国产普及，之后渗透率每年提高1pct。民航飞机主机轮数量因型号而异，在我国民航运输飞机中占比较大的A320及B737-300/300F/400/400F/700/800/900/MAX主机轮数量均为4个/架，另单架A330-200/300、B787-8/9有8个主机轮，单架B777-300ER/F有12个主机轮，保守估算平均每架飞机4个主机轮，则每架飞机需要4套碳碳刹车。根据民航总局发布的民航行业发展统计公报计算，2018-2021年民航飞机平均起飞架次在1000架次上下，2020-2021年受新冠疫情影响有所下降，预计未来民航飞机每年平均起落架次为1000次，按照前文提到的一套碳碳刹车的使用寿命为1000架次左右计算，则其使用时间大约为1年，年更换频率为1。由此我们测算2025年民航飞机碳碳刹车更新市场规模达29.07亿元。
我国碳陶飞机刹车材料研制技术领先全球，在飞机刹车应用领域前景广阔。中国是世界上第一个率先使用碳陶飞机刹车盘的国家，由中国西北工业大学与中航工业西安航空制动科技有限公司联合研制的碳陶刹车盘产品已成功应用在7个军用机型上，并在新舟60、ARJ21和C919等民航飞机中推广应用。碳陶刹车盘有效地解决了碳碳刹车盘湿态摩擦性能衰减的问题，能够适应更多更复杂的环境，未来有望替代碳碳刹车盘。
飞机刹车市场以海外企业为主导，国内厂商积极拓展民航PMA市场。1）海外公司：美国Honeywell、Collins Aerospace、法国SAFRAN LANDING SYSTEMS、英国Meggitt四家公司是全球飞机刹车部件的主要供应商。2）国内公司：我国在飞机用碳碳/碳陶刹车盘的制备技术上处于全球领先水平，产品主要用于军机市场。民航飞机OEM准入壁垒较高，目前有多家国内企业，包括北摩高科（包含子公司蓝太航空）、西安制动、西安超码、中航高科（包含子公司优才百慕）、博云新材等已取得碳刹车PMA证书，获得进入维修更新市场的资质。
3.2 高铁刹车：高铁提速倒逼产品升级，碳陶刹车盘替代空间大
高铁刹车闸片以粉末冶金材料为主，目前不存在被碳陶闸片替代的趋势。高速列车一般采用盘形制动，闸片与制动盘组成一对摩擦副。闸片和制动盘材料对制动性能和列车的安全运行有至关重要的影响。闸片主要有铸铁闸片、树脂基闸片和粉末冶金闸片三种，分别适用于时速100km/h左右、时速160-200km/h以及时速200km/h以上的列车。我国高铁运行速度在200km/h以上，刹车闸片以粉末冶金材料为主。就闸片本身来讲，根据天宜上佳招股书，国内外的研究进展表明，动车组碳陶摩擦副最优的匹配形式为：“碳陶复合材料制动盘+粉末冶金闸片”，这种匹配形式在制动速度提升、减重、延长摩擦副寿命方面具有较好效果，且目前碳陶复合材料闸片大批量生产工艺复杂、难度大、周期长。综合判断粉末冶金闸片目前不存在被碳陶闸片替代的趋势。
高铁运行速度提升倒逼刹车盘材料升级，碳陶刹车盘发展空间大。自2017年以来，包括京沪高铁、京津城际、京张高铁、成渝高铁及京广高铁京武段在内的5条线路实现以350公里时速常态化运营。时速400公里高铁列车研发全面展开，2022年4月21日，试验列车在郑济高铁濮阳至郑州段成功实现明线上单列时速435公里。速度越高，对刹车装置的要求更高。我国高铁目前主要使用钢刹车盘和粉末冶金闸片，摩擦系数在高温条件下存在一定衰减，未来随着高铁速度的进一步提高，将要求使用摩擦性能更为稳定可靠的碳陶刹车材料。国际上，法国的 TGV-A、日本新干线高速列车上已经试用碳陶摩擦材料，但没有大规模普及。未来随着碳陶刹车盘制造工艺进一步优化，生产周期及成本得到有效控制，碳陶有望替代现有刹车材料。中国高铁运营里程稳居世界第一，2021年，动车组数量达4153标准组，碳陶刹车若能在高铁领域普及使用，将形成巨大的市场。
