12月19日-20日，由山東省自動化學(xué)會、山東省工程師協會、山東裝備制造業協會、青島金諾會展聯合主辦的刹車盤新材料、新技術、新工藝、新裝備研讨會在煙台龍口市東海月亮灣海景酒店隆重舉行，14場精彩報告、80餘家刹車盤企業代表、40餘家行業内優秀供應商、近300位參會代表使此次會議成(chéng)爲行業盛會之一。

應會議主辦方邀請中國(guó)科學(xué)院甯波材料所碳纖維及其複合材料團隊錢鑫博士與會做《國(guó)内外高性能(néng)碳纖維産業現狀及碳陶複合材料典型應用》專題報告，在簡要介紹了國(guó)内碳纖維産業發(fā)展現狀後(hòu)，重點介紹了陶瓷基複合材料的特性與成(chéng)本，碳纖維增強陶瓷基複合材料常見分類、優異特性及典型應用，最後(hòu)介紹了國(guó)内外碳陶刹車盤發(fā)展曆程及最新動态。

陶瓷基複合材料（Ceramic matrix composites，CMC）是一種(zhǒng)以陶瓷爲基體，并使用纖維進(jìn)行增強，以實現高溫性能(néng)的結構材料。與單片陶瓷相比，CMC由于陶瓷纖維界面(miàn)的增韌機制（裂紋偏轉、裂紋橋接）而具有更大的耐損傷性。

CMC最初是在20世紀70年代爲導彈和空間運載火箭中使用的火箭噴嘴開(kāi)發(fā)的；20世紀80年代，擴展到再入飛行器的熱保護系統和飛機制動器盤/轉子。目前從增強纖維材料而言，全球每年用于CMC增強的纖維使用量：碳纖維約8000噸，氧化物纖維約40噸，SiC纖維約22噸。因此，得益于性能(néng)範圍廣、成(chéng)本價格低、質量輕等特性，碳纖維增強陶瓷基複合材料仍爲陶瓷基複合材料主流産品。

在主要成(chéng)本領域，碳纖維增強碳（碳/碳、C/C）複合材料和碳纖維增強碳化矽（碳/碳化矽、C/Si）複合材料的成(chéng)本要低于其他兩(liǎng)大類CMC（包括氧化物/氧化物複合材料和碳化矽增強碳化矽複合材料）。

目前碳陶複合材料主要包括C/C複合材料和C/SiC複合材料兩(liǎng)大類，碳陶複合材料具有重量輕、剛性高、超強的耐熱性能(néng)(1000℃或更高)、高導熱性等優異特性，而主要應用包括：

• 汽車、摩托車、飛機等的制動材料

• 精密機械零部件(輕量化、耐熱特性、熱尺寸穩定性、耐藥品性)

• 一般工業用零部件(耐熱性、輕量、高剛性)

• 具有超高耐熱性的彈簧、托盤、風扇、渦輪等

• 機器人手臂、機械手

• 受電弓滑闆等

除高端熱防護系統、航空航天熱段結構外，目前主導C/C複合材料大規模應用的主要是在矽片拉晶過(guò)程中的耗材——熱場材料，包括位于單晶爐内的坩埚、導流筒、保溫筒、加熱器等部件，目前C/C複合材料在上述部件中應用率已超過(guò)90%。

在碳陶刹車盤領域，20世紀90年代德國(guó)宇航院(DLR)率先以高檔轎車刹車盤爲應用目标，對(duì)碳陶刹車材料進(jìn)行了研究并獲得了成(chéng)功，我國(guó)從20世紀80年代開(kāi)始對(duì)作爲航空航天結構部件的碳陶複合材料開(kāi)展研究，但作爲制動摩擦材料，直到 21 世紀初期，國(guó)内才開(kāi)始進(jìn)行關注。

1990年代後(hòu)，C/C複合材料首先進(jìn)入了民用領域，主要用在高溫結構部件、摩擦部件和熱場部件，但是近年來C/SiC刹車盤逐漸替代C/C刹車材料，因爲它既保持了C/C複合材料密度低、耐高溫的優點，又克服了C/C刹車材料靜摩擦系數低、濕态衰減大、摩擦壽命不足及環境适應性差等缺點，成(chéng)爲新一代刹車材料。

DLR碳陶刹車盤典型加工流程：1）、使用碳纖維和酚醛樹脂混合，在一定壓力和溫度下得到碳增強塑料（CFRP）材料；2）在900°C惰性環境下進(jìn)行碳化熱解，使酚醛樹脂轉化爲碳基體，産生C/C複合材料；3）在超過(guò)1500°C的真空爐中將(jiāng)熔融矽滲透到C/C坯料中矽化，碳基體與熔融矽反應生成(chéng)碳化矽，上述過(guò)程得到C/SiC陶瓷摩擦環，随後(hòu)進(jìn)行機械加工，并在精磨之前用螺栓固定在金屬制動盤罐上。

近期國(guó)内碳陶刹車盤最新發(fā)展動态包括：

• 天宜上佳：2022年8月，北京天宜上佳高新材料股份有限公司發(fā)布發(fā)行股票募集書，募集資金13.19億元（項目總投資15.39億）用于高性能(néng)碳陶制動盤産業化建設項目，目标産品：碳陶制動盤，投産後(hòu)産能(néng)達15萬套/年，主要用于新能(néng)源汽車、中高端乘用車、商用車及特種(zhǒng)車刹車制動系統。
• 楚江新材：依托子公司天鳥高新碳纖維預制體産品，結合子公司頂立科技碳陶熱工裝備制造和工藝優勢成(chéng)立了蕪湖天鳥，碳陶刹車盤是蕪湖天鳥的重點産品，公司正與國(guó)内汽車主機廠合作進(jìn)行碳陶刹車盤的研發(fā)試制，産品處于台架試驗階段。
• 金博股份：2023年10月23日，金博股份和長(cháng)華集團簽訂戰略合作協議，以金博股份碳陶刹車盤自主設計開(kāi)發(fā)聯合長(cháng)華集團盤體連接件（合頭）、緊固件的自主開(kāi)發(fā)，將(jiāng)共同開(kāi)拓碳陶刹車盤應用市場，打破國(guó)外供應商在該領域的壟斷。同時，金博股份發(fā)布的碳陶刹車新品，報價爲999元，比國(guó)外同行價格降低90%，已和廣汽埃安、比亞迪達成(chéng)了合作，部分車型開(kāi)始應用其碳陶刹車盤産品。

• 特斯拉：2023年11月20日，特斯拉Model S Plaid碳陶瓷刹車套件上架中國(guó)官網，售價10.9萬元。套件包括全新的一體式鍛造卡鉗、碳陶瓷制動盤、高性能(néng)刹車片以及賽道(dào)專用制動液。其中，制動盤采用3D矩陣式設計與連續碳纖維材料，增加強度并提升熱管理效率。爲了提高耐用性，整個制動盤表面(miàn)覆蓋了一層陶瓷摩擦塗層。

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