12月19日-20日，由山东省自动化学会、山东省工程师协会、山东装备制造业协会、青岛金诺会展联合主办的刹车盘新材料、新技术、新工艺、新装备研讨会在烟台龙口市东海月亮湾海景酒店隆重举行，14场精彩报告、80余家刹车盘企业代表、40余家行业内优秀供应商、近300位参会代表使此次会议成为行业盛会之一。

应会议主办方邀请中国科学院宁波材料所碳纤维及其复合材料团队钱鑫博士与会做《国内外高性能碳纤维产业现状及碳陶复合材料典型应用》专题报告，在简要介绍了国内碳纤维产业发展现状后，重点介绍了陶瓷基复合材料的特性与成本，碳纤维增强陶瓷基复合材料常见分类、优异特性及典型应用，最后介绍了国内外碳陶刹车盘发展历程及最新动态。

陶瓷基复合材料（Ceramic matrix composites，CMC）是一种以陶瓷为基体，并使用纤维进行增强，以实现高温性能的结构材料。与单片陶瓷相比，CMC由于陶瓷纤维界面的增韧机制（裂纹偏转、裂纹桥接）而具有更大的耐损伤性。

CMC最初是在20世纪70年代为导弹和空间运载火箭中使用的火箭喷嘴开发的；20世纪80年代，扩展到再入飞行器的热保护系统和飞机制动器盘/转子。目前从增强纤维材料而言，全球每年用于CMC增强的纤维使用量：碳纤维约8000吨，氧化物纤维约40吨，SiC纤维约22吨。因此，得益于性能范围广、成本价格低、质量轻等特性，碳纤维增强陶瓷基复合材料仍为陶瓷基复合材料主流产品。

在主要成本领域，碳纤维增强碳（碳/碳、C/C）复合材料和碳纤维增强碳化硅（碳/碳化硅、C/Si）复合材料的成本要低于其他两大类CMC（包括氧化物/氧化物复合材料和碳化硅增强碳化硅复合材料）。

目前碳陶复合材料主要包括C/C复合材料和C/SiC复合材料两大类，碳陶复合材料具有重量轻、刚性高、超强的耐热性能(1000℃或更高)、高导热性等优异特性，而主要应用包括：

• 汽车、摩托车、飞机等的制动材料

• 精密机械零部件(轻量化、耐热特性、热尺寸稳定性、耐药品性)

• 一般工业用零部件(耐热性、轻量、高刚性)

• 具有超高耐热性的弹簧、托盘、风扇、涡轮等

• 机器人手臂、机械手

• 受电弓滑板等

除高端热防护系统、航空航天热段结构外，目前主导C/C复合材料大规模应用的主要是在硅片拉晶过程中的耗材——热场材料，包括位于单晶炉内的坩埚、导流筒、保温筒、加热器等部件，目前C/C复合材料在上述部件中应用率已超过90%。

在碳陶刹车盘领域，20世纪90年代德国宇航院(DLR)率先以高档轿车刹车盘为应用目标，对碳陶刹车材料进行了研究并获得了成功，我国从20世纪80年代开始对作为航空航天结构部件的碳陶复合材料开展研究，但作为制动摩擦材料，直到 21 世纪初期，国内才开始进行关注。

1990年代后，C/C复合材料首先进入了民用领域，主要用在高温结构部件、摩擦部件和热场部件，但是近年来C/SiC刹车盘逐渐替代C/C刹车材料，因为它既保持了C/C复合材料密度低、耐高温的优点，又克服了C/C刹车材料静摩擦系数低、湿态衰减大、摩擦寿命不足及环境适应性差等缺点，成为新一代刹车材料。

DLR碳陶刹车盘典型加工流程：1）、使用碳纤维和酚醛树脂混合，在一定压力和温度下得到碳增强塑料（CFRP）材料；2）在900°C惰性环境下进行碳化热解，使酚醛树脂转化为碳基体，产生C/C复合材料；3）在超过1500°C的真空炉中将熔融硅渗透到C/C坯料中硅化，碳基体与熔融硅反应生成碳化硅，上述过程得到C/SiC陶瓷摩擦环，随后进行机械加工，并在精磨之前用螺栓固定在金属制动盘罐上。

近期国内碳陶刹车盘最新发展动态包括：

• 天宜上佳：2022年8月，北京天宜上佳高新材料股份有限公司发布发行股票募集书，募集资金13.19亿元（项目总投资15.39亿）用于高性能碳陶制动盘产业化建设项目，目标产品：碳陶制动盘，投产后产能达15万套/年，主要用于新能源汽车、中高端乘用车、商用车及特种车刹车制动系统。
• 楚江新材：依托子公司天鸟高新碳纤维预制体产品，结合子公司顶立科技碳陶热工装备制造和工艺优势成立了芜湖天鸟，碳陶刹车盘是芜湖天鸟的重点产品，公司正与国内汽车主机厂合作进行碳陶刹车盘的研发试制，产品处于台架试验阶段。
• 金博股份：2023年10月23日，金博股份和长华集团签订战略合作协议，以金博股份碳陶刹车盘自主设计开发联合长华集团盘体连接件（合头）、紧固件的自主开发，将共同开拓碳陶刹车盘应用市场，打破国外供应商在该领域的垄断。同时，金博股份发布的碳陶刹车新品，报价为999元，比国外同行价格降低90%，已和广汽埃安、比亚迪达成了合作，部分车型开始应用其碳陶刹车盘产品。

• 特斯拉：2023年11月20日，特斯拉Model S Plaid碳陶瓷刹车套件上架中国官网，售价10.9万元。套件包括全新的一体式锻造卡钳、碳陶瓷制动盘、高性能刹车片以及赛道专用制动液。其中，制动盘采用3D矩阵式设计与连续碳纤维材料，增加强度并提升热管理效率。为了提高耐用性，整个制动盘表面覆盖了一层陶瓷摩擦涂层。

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