1、 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 有色、钢铁行业 行业研究 | 深度报告 a C/C 复材凭借优异的性能，在大型光伏热场中逐渐替代石墨，成为主流热场材料。复材凭借优异的性能，在大型光伏热场中逐渐替代石墨，成为主流热场材料。目前在热场“三大件”坩埚、导流筒和保温桶渗透率已超 50%，并随着光伏行业的产业升级以及 C/C 复材制备工艺的进步，有望持续提升。 需求端，需求端，23 年需求或年需求或逾逾 7800 吨，吨，21-23 年复合增速约年复合增速约 57%。未来三年光伏新装复合增速或

2、在 19%，其中大尺寸硅片需求量年增速或在 45%，综合考虑大尺寸产能的新增需求和剔除部分小尺寸热场的保有产能替换需求，热场材料需求年增速或在15%。由于 21 年 C/C 复材供不应求，预计 2021 年 C/C 复材在热场渗透率约58%，若到 23 年热场材料全部 C/C 化，叠加热场材料自身的增速，预计 21-23 年热场 C/C 复材需求年增速约 57%。 供给端，供给端，23 年产量或年产量或近近 7400 吨吨 ，21-23 年复合增速约年复合增速约 53%。国内 C/C 复材企业融资扩产，同时产业链相关企业也相继进入，预计主要六家企业 21 年产能约 4,151吨，到 23 年或

3、增至 8,317 吨，年复合增速约 42%。若假设当年新增产能 50%利用率，保有产能 100%利用率，则 23 年供应量或近 7400 吨，年复合增速约 53%。 行业学习效应强，性价比的提升有望将行业学习效应强，性价比的提升有望将 C/C 复材带入新的应用场景。复材带入新的应用场景。行业内生产成本分化明显，金博股份凭借预制体自制、设备自研和生产工艺紧凑，具有明显成本优势。但行业学习效应较强，新扩产线工艺均有明显进步，C/C 成本挖潜空间较大，这或带动 C/C 复材性价比不断提升，并激发出更大的市场需求，制动材料有望成为下一产业化领域。 综上所述，热场用综上所述，热场用 C/C 复材未来两年

4、复材未来两年需求向好需求向好，但随着相关企业扩产加速，产品单价或，但随着相关企业扩产加速，产品单价或随着成本的下移而下调，成本领先的企业市占率有望持续提升。同时随着成本的下移而下调，成本领先的企业市占率有望持续提升。同时 C/C 复材除了优异复材除了优异的力学和热学性能，摩擦性能也优于目前主流的制动材料，随着性价比的提升，有望不的力学和热学性能，摩擦性能也优于目前主流的制动材料，随着性价比的提升，有望不断延展至新的应用场景，技术储备深厚企业将具备中长期的投资机会。建议断延展至新的应用场景，技术储备深厚企业将具备中长期的投资机会。建议关注关注金博股金博股份份(688598，未评级，未评级)、楚江

5、新材楚江新材(002171，买入，买入)、天宜上佳天宜上佳(688033，未评级，未评级)、中天火、中天火箭箭(003009，未评级，未评级)） 。） 。 风险提示风险提示 宏观经济增速显著放缓、未来宏观经济增速显著放缓、未来光伏光伏产业政策发生重大不利变化、主要原材料和能源价格产业政策发生重大不利变化、主要原材料和能源价格波动可能产生不利影响、下游企业产能波动可能产生不利影响、下游企业产能或生产或生产计划变动计划变动、中中小企业小企业产能扩张的影响。产能扩张的影响。 投资建议与投资标的 核心观点 国家/地区 中国 行业 有色、钢铁行业 报告发布日期 2022 年 02 月 07 日 热场 C

6、/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 新材料系列报告 看好（维持） 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 2 目 录 一 、C/C 复材：高性价比热场材料 . 5 1.1 C/C 复材：石墨为基，纤维构架，青出于蓝而胜于蓝 . 5 1.2 应用领域：从军品向民用延展，在大型光伏热场成刚需 . 5 二、热场需求：23 年需求或逾 7800 吨，21-23 年复合增速约 57% . 7 2.1 光伏热场：硅片持续大型化，提升

7、热场材料性能要求 . 7 2.2 C/C 热场材料：替代石墨，大型化下加速渗透 . 8 2.3 需求：21 年渗透率约 58%，实际需求约 0.3 万吨 . 9 三、供给：23 年产量或近 7400 吨 ，21-23 年复合增速约 53% . 12 3.1 竞争格局：扩产加码，21-23 年产能复合增速或达 42% . 12 3.2 竞争要素：成本是核心，上游延伸+工艺优化两手抓 . 13 3.3 行业趋势：降本提升性价比，C/C 复材有望开疆拓土 . 18 四、投资建议：渗透率与新能源双击，C/C 需求加速成长 . 20 风险提示 . 21 kYyWsUpMpPpPmM6MdN8OtRmMs

8、QtRjMqQtReRnNwO7NnMoOxNnMpPvPnMrP 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 3 图表目录 图 1：碳纤维复合材料的组成 . 5 图 2：碳碳复合材料产业链 . 5 图 3：热场在晶硅制造产业链所处环节 . 7 图 4：单晶硅市占份额不断提升 . 7 图 5：单晶硅热场示意图 . 7 图 6：以碳碳复材/石墨制成的热场主要部件 . 7 图 7：硅片尺寸大型化趋势持续推进. 8 图 8：硅片尺寸演

9、变历史 . 8 图 9：硅片热场材料需求（吨） . 11 图 10：热场碳基复合材料 20-23 年产能预计（吨） . 13 图 11：2019 年金博股份成本拆分 . 13 图 12：2019 年西安超码成本拆分 . 13 图 13：2019 年金博股份与西安超玛成本差异来源（元/吨） . 14 图 14：C/C 复材制备工艺 . 14 图 15：金博股份由于工艺路线更紧凑，2018 年单位设备、原料产值更高（单位：千克/万元） 16 图 16：传统化学气相沉积炉 . 16 图 17：金博股份专利化学气相增密炉炉体示意图 . 16 图 18：随着大型气相沉积炉的投产，金博股份单位产量电耗下降

10、更快（单位：千瓦时/千克） . 17 图 19：金博股份预制体采用准三位成型工艺 . 18 图 20：芜湖天鸟与顶立科技、江苏天鸟关系 . 19 图 21：碳陶制备工艺 . 19 表 1：碳纤维复合材料与常用材料性能对比 . 6 表 2：碳/碳复合材料和石墨材料物理特性对比 . 6 表 3：碳基复合材料热场比石墨具有明显优势 . 8 表 4：碳基复合材料热场渗透率提升，石墨渗透率下降 . 9 表 5：2021-2024 年全球硅片产能预测 . 10 表 6：2021-2024 年热场碳基复合材料名义需求预测（吨） . 10 表 7：2021 年底我国主流 C/C 复材企业产能梳理（吨） . 1

11、1 表 8：C/C 热场材料主要生产企业 . 12 表 9：C/C 热场材料扩建项目 . 12 表 10：化学气相沉积和液相浸渍法对比 . 15 表 11：行业致密周期情况 . 15 表 12：不同编织工艺对 CC 复材性能的影响 . 17 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 4 表 13：相同工艺（无纬布/网胎针刺）下不同短/长纤维配比对 CC 复材性能的影响 . 17 表 14：主要制动材料性能对比 . 19 有色、

12、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 5 一一 、C/C 复材复材：高性价比热场材料高性价比热场材料 1.1 C/C 复材：石墨为基，纤维构架，青出于蓝而胜于蓝 碳碳碳碳复合材料（简称复合材料（简称 “C/C 复材”）复材”）以碳纤维为增强材料，以沉积碳为基体材料以碳纤维为增强材料，以沉积碳为基体材料。C/C 复材是碳纤维复合材料的一种，碳纤维复合材料即以碳纤维为增强体，以树脂、碳质、金属、陶瓷等为基体所形成的复合材料的总称，根

13、据基体材料的不同，主要分为碳纤维增强树脂基复合材料、碳碳复合材料、碳纤维增强金属基复合材料等。常见的碳纤维复合材料是以树脂为基体的树脂基碳纤维，如风电叶片、球拍等均是树脂基碳纤维。而 C/C 复材的基体为碳，由于几乎全部由元素碳组成，耐高温性能极为优异，同时遗传了碳纤维较强的力学性能，在国防领域较早实现产业化。 图 1：碳纤维复合材料的组成 数据来源：公开资料整理、东方证券研究所 1.2 应用领域：从军品向民用延展，在大型光伏热场成刚需 C/C 复材复材位于位于产业链产业链中游环节，上游包括碳纤维、预制体制造，下游中游环节，上游包括碳纤维、预制体制造，下游应用领域较为广泛应用领域较为广泛。C/

14、C 复材主要是作为耐热材料、摩擦材料、高机械性能材料，被应用在航空航天（火箭喷管喉衬、热防护材料及发动机热结构件）、刹车材料（高铁、飞机刹车盘）、光伏热场（保温桶、坩埚、导流筒等部件）、生物机体（人工骨）等领域。C/C 复材位于产业链中游，其上游涵盖碳纤维、碳纤维预制体生产，目前国内 C/C 复材企业主要专注于复合材料单一环节，并向上游预制体方向延伸。 图 2：碳碳复合材料产业链 数据来源：公开资料整理、东方证券研究所 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读

15、本证券研究报告最后一页的免责申明。 6 C/C 复材复材综合性能优异综合性能优异比铝轻、比钢强、比比铝轻、比钢强、比石墨韧石墨韧。C/C 复材综合性能优异，具有密度低、高比强、高比模、高热传导性、低热膨胀系数、断裂韧性好、耐磨、耐烧蚀等特点。尤其是不同于其他材料，C/C 复材的强度随着温度的升高，不仅不会降低反而还可能升高，是极佳的耐热材料，也因此在火箭喉衬率先实现产业化应用。下表为 C/C 复材与常用的材料性能对比： 表 1：碳纤维复合材料与常用材料性能对比 C/C 复材复材 对应指标对应指标 和“金属”比较 良好的耐热性 导热系数 0.38-0.45 cal/cm s （铁为 0.13 ）

16、 ； 比热容 0.3 kcal/kg （ 铁为 0.11） ，且比热随温度上升而增大 极小的热膨胀率 热膨胀率 0-110-6/K（越低越好，仅为金属材料的 10-20%） 质量轻、高比强和比模 密度1.7-1.9 kg/cm3（铝为 2.8） 良好的耐腐蚀性 继承了石墨的耐腐蚀性 和“石墨”比较 更高的强度 石墨的 3-5 倍 更好的韧性，不易破碎 碳纤维带来的韧性 和“树脂”比较 良好的耐热性 继承了石墨的耐热性 良好的耐腐蚀性 继承了石墨的耐腐蚀性 耐摩擦性好 碳素特有的性能，自润滑性，摩擦系数更小 数据来源：公开资料整理、东方证券研究所 C/C 复材复材兼具石墨优异的耐热性，同时更高强

17、，兼具石墨优异的耐热性，同时更高强，在在大型大型光伏热场成为光伏热场成为刚需刚需。由上表可见，C/C 复材作为石墨和碳纤维的复合材料，继承了碳纤维优异的力学性能、加工性能，同时兼具石墨的耐热性、耐腐蚀性能，已成为石墨制品强有力的竞品。尤其是在对强度要求高的应用领域光伏热场，C/C 复材在硅片大尺寸化下性价比和安全性愈发凸显，已然成为刚需，反而石墨成为了C/C 复材因供给端产能有限的补充品。 表 2：碳/碳复合材料和石墨材料物理特性对比 物理特性物理特性 CC/ /CC 复材复材 石墨材料石墨材料 密度/(g*) 1.75-1.83 1.70-1.85 导热率/W( ) 54() 22() 90

18、130 耐压强度/Pa 74 3540 抗弯强度/MPa 291() 55-86 数据来源：中天火箭招股说明书、东方证券研究所 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 7 二、二、热场热场需求需求：23 年年需求或需求或逾逾 7800 吨吨，21-23 年年复复合增速约合增速约 57% 2.1 光伏热场：硅片持续大型化，提升热场材料性能要求 光伏光伏热场热场是晶硅的生产系统，单晶硅是晶硅的生产系统，单晶硅拉制炉热场技术占主导

19、拉制炉热场技术占主导。热场是为使单晶硅生长或多晶硅铸锭生产保持在一定温度下进行的整个系统，它对单晶硅、多晶硅的纯度、均匀性等品质起到关键性作用，属于晶硅制造产业的前端。热场按产品类型可分为单晶硅单晶拉制炉热场系统和多晶铸锭炉热场系统，由于单晶硅电池较多晶硅电池，具有更高的转换效率，单晶硅片市场份额不断提升，而多晶硅片在我国市占呈逐年递减趋势，由 2019 年的 32.5%下降至 2020 年的 9.3%，热场厂商也因此以单晶拉制炉热场技术路线为主。 图 3：热场在晶硅制造产业链所处环节 图 4：单晶硅市占份额不断提升 数据来源：金博股份、东方证券研究所 数据来源：CPIA、东方证券研究所 热场

20、热场由十几个部件组成，核心四大件是坩埚、导流筒、保温桶、加热器由十几个部件组成，核心四大件是坩埚、导流筒、保温桶、加热器，不同部件对材料性能的，不同部件对材料性能的要求各有侧重要求各有侧重。下图为单晶硅热场示意图，其中坩埚、导流筒、保温筒作为热场系统的结构件，核心作用为支撑整个高温热场，对密度、强度、导热性能要求高。加热器是热场中直接的发热体，作用在于提供热能，一般为电阻式，因此对材料电阻率要求更高。 图 5：单晶硅热场示意图 图 6：以碳碳复材/石墨制成的热场主要部件 数据来源：公开资料整理、东方证券研究所 数据来源：公开资料整理、东方证券研究所 0%20%40%60%80%100%2020

21、2021E2023E2025E2027E2030EN型单晶硅片P型单晶硅片铸锭单晶硅片多晶硅片 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 8 热场尺寸随硅片尺寸不断大型化热场尺寸随硅片尺寸不断大型化，182mm 以上市占份额快速提升以上市占份额快速提升。光伏产业链降本诉求强，大硅片由于具备更高的转换效率，同时可以有效降低非硅成本，成为光伏平价上网利器，硅片尺寸大型化持续推进。据 CPIA 统计数据，2020 年 156.75m

22、m 尺寸硅片占比 17.7%，182mm 和 210mm 尺寸合计占比约 4.5%。随着产线改造升级，预计 156.75mm 尺寸硅片将在 2022 年左右被淘汰，182mm 和 210mm 在 2021 年市场份额将达到 50%并持续扩大。 图 7：硅片尺寸大型化趋势持续推进 图 8：硅片尺寸演变历史 数据来源：CPIA、东方证券研究所 数据来源：SEMI、东方证券研究所 2.2 C/C 热场材料：替代石墨，大型化下加速渗透 在大尺寸热场，在大尺寸热场，C/C 复材复材相对于石墨优势更加凸显，渗透率有望持续提升相对于石墨优势更加凸显，渗透率有望持续提升。等静压石墨在安全性、结构、性能上已经不

23、能适应热场系统大型化发展的趋势，在国内大型光伏热场渗透率快速下降，具体而言碳碳热场相对于石墨热场的优势在于以下几点： 表 3：碳基复合材料热场比石墨具有明显优势 碳碳热场碳碳热场 石墨热场石墨热场 说明说明 性价比 高 低 热场尺寸越大，碳碳复材性价比越高。 生产效率 高 低 使用寿命：石墨更脆，反复极冷极热容易开裂，影响使用寿命。以坩埚为例，石墨坩埚使用寿命 15-40 炉，碳碳复材坩埚使用寿命 100-150 炉 成品率：典型的石墨坩埚是三瓣式，而碳碳复材抗折强度更好，可做成整体，热场更加均匀从而成品率更高。 开工率：更换次数减少，提升开工率。 产率：相同大小的坩埚，碳碳复材厚度更薄，单晶

24、硅直径可更大。 能耗 低 高 碳碳导热系数更好，保温性能更强，能降低热量损失，节省电费 系统安全性 高 低 停炉时晶硅膨胀易使坩埚短时间承受很大应力，石墨抗折强度差，易报废甚至爆炸 加工难易 更易 更难 碳碳复材由于具备碳纤维骨架，更易加工，而石墨大件成型困难 供应周期 更短 更长 石墨材料生产周期长达半年，碳碳复材少于 1 月；并且高性能石墨多数依赖进口 数据来源：CZ 单晶炉坩埚材料的新选择 、 InP 单晶装备及工艺热场技术研究 、金博股份、中天火箭、东方证券研究所 基于性能和性价比优势，基于性能和性价比优势，C/CC/C 复材复材在光伏热场系统中得到了批量应用，渗透率持续提升。在光伏热

25、场系统中得到了批量应用，渗透率持续提升。 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2021E2022E2023E2024E2025E156.75mm158.75mm160-166mm182mm210mm 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 9 表 4：碳基复合材料热场渗透率提升，石墨渗透率下降 2010 年年 2016 年年 2019 年年 2020 年年 产品产品 碳基复合碳基复合材料材料 等

26、静压石等静压石墨墨 碳基复合碳基复合材料材料 等静压石等静压石墨墨 碳基复碳基复合材料合材料 等静压等静压石墨石墨 碳基复碳基复合材料合材料 等静压等静压石墨石墨 坩埚 90% 50% 85% 95% 5% 导流筒 90% 70% 55% 60% 40% 保温桶 90% 70% 45% 55% 45% 加热器 99% 97% 95% 95% 其他 95% 80% 65% 40% 基体碳基体碳设备折旧。设备折旧。根据公司公告，2019 年金博股份 C/C 生产成本仅为约 400 元/吨，而西安超玛为 631 元/吨。我们认为金博股份的领先成本主要得益于公司目前在工艺积累、设备自研、预制体自制上均

27、存在较强优势： 图 13：2019 年金博股份与西安超玛成本差异来源（元/吨） 数据来源：金博股份、中天火箭、东方证券研究所 1、工艺积累工艺积累：国内形成了纯化学气相和气液混合两种工艺路线，不同工艺成本差异大：国内形成了纯化学气相和气液混合两种工艺路线，不同工艺成本差异大 碳纤维和基体碳的复合就是碳纤维和基体碳的复合就是致密化致密化过程，过程，致密化程度越高，材料的力学性能往往越好。致密化程度越高，材料的力学性能往往越好。成型的预制体含有许多孔隙，密度也较低，不能直接应用，需将碳沉积于预制体，才能成为真正的结构致密、性能优良的 C/C 复材。国内主流的生产工艺包括两类：液态浸渍热分解法和化学

28、气相沉积法(也简称“CVD”)。 图 14：C/C 复材制备工艺 数据来源碳碳复合材料制备方法及其新理论、东方证券研究所 化学气相沉积化学气相沉积：以热解碳为碳源，主要步骤包括热解碳、气相沉积、机械加工和热处理，由于致密过程中坯体表面易形成涂层硬壳，并导致胚体内的通道封闭，因此需要反复进行机加工和热处理，以去除表面硬壳层、打开闭口孔隙，制备周期相当长。 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 15 液相浸渍液相浸渍：以树脂或

29、沥青为碳源，将预制体浸入其中，并在惰性气氛下热处理，使树脂或沥青转为基体碳。该工艺较为简单、原料便宜，浸渍法渗透效果更好，但对纤维有一定的伤害。 对比两种工艺，对比两种工艺，CVD 优点在于增密过程不损失纤维，适宜生产对力学性能要较高的优点在于增密过程不损失纤维，适宜生产对力学性能要较高的 C/C 复材，复材，但其缺点在于但其缺点在于气体逐步扩散使得预制体内部存在浓度差，导致气体逐步扩散使得预制体内部存在浓度差，导致材料密度材料密度分布不均匀分布不均匀。 表 10：化学气相沉积和液相浸渍法对比 制备方法制备方法 密度密度 g/cm3 生产周期生产周期 材料存在缺陷材料存在缺陷 化学气相沉积法化

30、学气相沉积法 1.5 2 个月 密度分布不均匀 1.85 5 个月 树脂树脂/普通沥青浸渍法普通沥青浸渍法 1.5 2 个月 力学性能较差，易产生裂纹，灰分较高 1.85 5 个月 数据来源：高效制备碳/碳复合材料的思考、东方证券研究所 在实际生产过程中，气液结合的混合工艺也常常使用。在实际生产过程中，气液结合的混合工艺也常常使用。如中天火箭子公司西安超码，利用化学气相沉积低密度阶段致密效率高，液相浸渍高密度阶段致密效率高的特点，先期通过化学气相沉积工艺快速致密，再通过反复的树脂低压浸渍炭化工艺及高温开孔工艺，可得到密度更高、材质更均匀的复合材料。 缩短制备周期是全行业缩短制备周期是全行业工艺

31、优化方向。工艺优化方向。上述两种工艺的缺点都是制备周期长，目前国内外大尺寸批量制备碳基复合材料工艺的最高水平为 300 小时以内，主流水平为约 800-1,000 小时，部分优秀企业可以做到约 600 小时。金博股份自主研发了快速化学气相沉积关键技术，沉积周期在传统沉积周期 1/2 以内。 表 11：行业致密周期情况 主要指标或标准主要指标或标准 主流水平主流水平 行业优秀水平行业优秀水平 金博股份金博股份 致密化周期（致密化周期（h） 约 800-1000 约 600 300 数据来源：金博股份、东方证券研究所 金博股份金博股份的的快速化学气相沉积技术关键在于以天然气其作为碳源，并且克服了天

32、然气热解速率低快速化学气相沉积技术关键在于以天然气其作为碳源，并且克服了天然气热解速率低的的问题。问题。如前所述，在化学气相沉积过程中，由于沉积表面易形成涂层，阻碍内部沉积反应德发生，气体扩散和热解沉积速率的匹配是该工艺的关键技术难点。金博股份以基体碳源入手，突破了这一难题。传统工艺是采用丙烯为碳源，其热解迅速、沉积效率较高，但不易扩散到预制体内部，所得材料的密度分布均匀性能不足；金博股份则是以甲烷为碳源，甲烷相对于丙烯分子量小且扩散系数大，易于扩散至内部，但它化学性质也更稳定，热解和沉积速率较慢，因此往往需通过延长气体滞留时间以增加沉积效率。金博股份的快速化学气相沉积法即以采用甲烷为基体碳源

33、，并攻克了热裂解技术，提高了其沉积速率，使沉积周期由传统 800-1,000h 降到 300h 以内。 不同的工艺路线成本差异较大不同的工艺路线成本差异较大，金博股份工艺流程短，金博股份工艺流程短，折旧、材料成本优势明显折旧、材料成本优势明显。对比金博股份和西安超码，气液混合法由于工艺步骤较长，较气相沉积多出浸渍、固化、碳化步骤，固定资产相对更重，据金博股份测算，2018 年西安超码单吨设备原值产量仅为 12.91 千克/万元，而金博股份为 43.83 千克/万元，折旧成本上形成优势；材料耗用上，金博股份仅以天然气作为单一基体 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成

34、长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 16 碳来源，西安超码除了耗用烃类气体外，液相浸渍过程还需消耗树脂，据金博股份测算，2018 年西安超码采购单位基体碳材料对应的产量仅为 98.54 千克/万元，而金博股份为 591.47 千克/万元。 图 15：金博股份由于工艺路线更紧凑，2018 年单位设备、原料产值更高（单位：千克/万元） 数据来源：金博股份、中天火箭、东方证券研究所 2、设备自研：传统气相沉积炉为箱型，不利于大型化、设备自研：传统气相沉积炉为箱型，不利于大型化 除了工艺方面，

35、上游一体化也是影响成本端的核心竞争要素。除了工艺方面，上游一体化也是影响成本端的核心竞争要素。同样以金博股份和西安超码为例，金博股份的盈利能力更强不仅仅是因为工艺路线更短，设备自研定制和预制体自制同样功不可没： 在设备自研方面，金博股份具备在设备自研方面，金博股份具备大型化学气相沉积炉工艺装备技术大型化学气相沉积炉工艺装备技术。传统沉积呈立式圆柱形，只有一个进气口，并且加热区仅在侧面；而金博股份设计的气相沉积炉为箱型，并布局多个独立控制的加热区、多个料柱、多个进气口，使得生产效率提高 40%，单位能耗降低 30%。 图 16：传统化学气相沉积炉 图 17：金博股份专利化学气相增密炉炉体示意图

36、数据来源：碳源组成对化学气相渗透/复合材料致密化及热解炭结构的影响、东方证券研究所 数据来源：化学气相增密炉炉体、东方证券研究所 0050060070001020304050金博股份西安超码金博股份西安超码单万元设备原值产量单万元基体碳材料产量（右轴） 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 17 图 18：随着大型气相沉积炉的投产，金博股份单位产量电耗下降更快（单位：千瓦时/千克） 注：西安超玛 20

37、19 年为上半年数据； 数据来源：金博股份、中天火箭、东方证券研究所 3、上游预制体：自制可增厚利润，同时提升碳化阶段工艺的可控性和最终制品的性能、上游预制体：自制可增厚利润，同时提升碳化阶段工艺的可控性和最终制品的性能 在预制体方面，金博股份在预制体方面，金博股份可自制预制体，可自制预制体，利润增厚效果显著。利润增厚效果显著。西安超码外购预制体，金博股份模拟了其自制预制体环节毛利率在 2019 年约为 47.3%，单吨预制体毛利约为 17 万元/吨，相当于贡献单吨复材毛利 12 万元/吨。（假设金博股份单吨预制体 C/C 复材产量为 1.4 吨）。 自制预制体有助于增强后续碳沉积工艺以及自制

38、预制体有助于增强后续碳沉积工艺以及 C/C 制品性能的可控性。制品性能的可控性。由于碳纤维预制体的结构为C/C 复材性能的关键影响因素之一，其性能直接影响后续沉积工艺的选择和参数调试。根据C/C 复合材料预制体的研究进展和不同预制体结构 C/C 复合材料的 CVI 致密化行为，不同预制体制备工艺对 C/C 复材的气相沉积致密行为和 C/C 复材最终性能影响较大。 表 12：不同编织工艺对 CC 复材性能的影响 预制体结构预制体结构 碳纤维量碳纤维量(%) 沉积沉积 密度密度(g*) 拉伸强度拉伸强度(MPa) 热膨胀系数热膨胀系数 (10-6，800) 热导率热导率(800)/ W( ) Z

39、向碳纤维向碳纤维 X-Y Z X-Y Z X-Y Z 针刺整体毡 10.5 1.82 39.6 12.4 1.72 3.63 62.3 38.4 短切纤维 无纬布/网胎针刺 28.4 1.82 68.2 19.5 0.63 2.27 60.8 34 短切纤维 细编穿刺三维织物 42.6 1.99 138.5 114.9 1.14 1.12 86.5 59.7 连续纤维 数据来源：江苏天鸟、东方证券研究所 即使采用相同预制体制备工艺，如针刺法，不同的针刺深度、针刺密度、以及短/长纤维配比也对C/C 复材性能影响显著。高性能针刺碳/碳复合材料的制备与性能，当短/长纤维配比增至 1：4.8，预制体密

40、度可提升至 0.6，拉伸强度和拉伸模量相应显著增强。 表 13：相同工艺（无纬布/网胎针刺）下不同短/长纤维配比对 CC 复材性能的影响 不同短不同短/长纤维配比长纤维配比 预制体密度预制体密度 拉伸强度拉伸强度 MPa 拉伸模量拉伸模量 GPa A 1：1.5 0.31 116 45 B 1：2.4 0.44 165 55 C 1：4.8 0.60 207 69 数据来源：高性能针刺碳/碳复合材料的制备与性能，东方证券研究所 0500300201720182019金博股份西安超码 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见

41、本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 18 金博股份金博股份自制预制体碳纤维含量较高，自制预制体碳纤维含量较高，有助于缩短后道工序的致密周期有助于缩短后道工序的致密周期。金博股份预制体采用的是准三维成型工艺，主要步骤包括织布、成网、准三维成型、复合针刺。由金博股份招股说明书可测算，其 C/C 复材中碳纤维含量较高，2018-2019 年单吨 C/C 复材的碳纤维用量高达 0.7-0.8吨。而西安超码、陕西美兰德、隆基保山的碳纤维用量较低，根据各公司环评报告书可测算，单吨用量约在 0.4 吨。复材的碳纤维即来源于

42、预制体，由此可推断出金博股份自制预制体中碳纤维含量更高，这对后续碳沉积工序和最终产品性能直接起到积极作用。 图 19：金博股份预制体采用准三位成型工艺 数据来源：金博股份、东方证券研究所 西安超西安超码码预制体采购自预制体采购自江苏天鸟，江苏天鸟，江苏天鸟江苏天鸟 2016-2018H1 热场预制体毛利率约热场预制体毛利率约 23%-28%，未来，未来或自供芜湖天鸟项目。或自供芜湖天鸟项目。江苏天鸟在预制体成型方面技术储备深厚，不仅具备准三维成型工艺，同时具备穿刺三维织物工艺。由上表“不同编织工艺对 CC 复材性能的影响”所示，该工艺在材料的热力学性能突破上具有明显优势，相对于准三位针刺预制件

43、抗烧蚀性能有所提高，应用该工艺的预制体已成功用在多项国防重点型号。 3.3 行业趋势：降本提升性价比，C/C 复材有望开疆拓土 行业行业学习效应强学习效应强，成本成本压降成共同目标压降成共同目标。业内新产线在工艺、设备和预制体自制上均有显著进步： 西安超玛，西安超玛，其 IPO 募投项目环评报告显示，新增产线转为纯化学气相沉积工艺，并以天然气为基体碳源，工艺较原有产线缩短，并与金博股份当前工艺较为相似； 天宜上佳，天宜上佳，设备方面，四川子公司天力新陶新建产线的设备采购自西安西炉，是目前行业中最先进生产设备，通过对设备关键部件改造，能让产品在巨大容积内最大限度保持均温，有效提升生产效率；预制体

44、自制方面，将依托于原有产能的一期项目经验，打造新的自动化智能预制体生产线，以进一步扩大预制体产能，提高生产效率； 芜湖天鸟，芜湖天鸟，设备方面，顶立科技为其母公司楚江新材同一控制下企业，从事热工装备多年，为我国化学气相沉积炉标准起早单位，作为兄弟公司或为芜湖天鸟提供设备支持；预制体方面，江苏天鸟为西安超玛军、民品预制体的主要供应商，即将从预制体向下游延伸，2022 年在芜湖形成一条热场用复材产线，并或为其提供预制体原材料支持。 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。

45、并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 19 图 20：芜湖天鸟与顶立科技、江苏天鸟关系 注：顶立科技 21 年 7 月引入外部投资人前为楚江新材全资子公司； 数据来源：Wind、东方证券研究所 碳陶复合材料摩擦性能更优，碳陶复合材料摩擦性能更优，交通领域刹车盘或为碳碳交通领域刹车盘或为碳碳/碳陶复材下一个巨大市场。碳陶复材下一个巨大市场。碳陶复合材料是 C/C 复材基础上通过陶瓷化处理制取的具有连续陶瓷相的复合材料，不仅继承了碳碳材料“三高一低”的优点，即耐高温、高比强、高耐磨、低密度，还因基体中引入了碳化硅，有效提高了材料的抗氧化性能和摩擦系数，显著改善了摩擦性能在各种外界环境介质(潮

46、气、霉菌和油污等)中的稳定性，已成为轻量化、高制动效能和全环境适用摩擦材料的一个重要研究方向，被公认为新一代理想刹车材料，在飞机、高速列车、地铁、汽车、工程机械等高速、高能载、苛刻环境制动系统上具有广泛的应用前景，还可应用于航空航天外太空用结构件及相关战略型号复合材料。 表 14：主要制动材料性能对比 材料体系材料体系 摩擦系数摩擦系数 湿态摩擦系数湿态摩擦系数 磨损率磨损率 密度密度 铸铁铸铁 1 1 1.00 1 粉末冶金材料粉末冶金材料 2-3 1-2 0.10 1/2 C/C 复材复材 2-3 1-2 0.01 1/4 碳陶复材碳陶复材 2-4 3-4 0.01 1/4 注：设定普通铸

47、铁性能指标为 1； 数据来源：金博股份，东方证券研究所 碳陶复材较碳陶复材较 C/C 复材复材多一道陶瓷化处理，多一道陶瓷化处理，C/C 复材成本的下移有望提升碳陶复材的性价比。复材成本的下移有望提升碳陶复材的性价比。碳陶复材在 C/C 复材基础上主要需增加陶瓷化处理设备，硅粉为陶瓷化的材料来源，前端气相沉积、高温处理等工序可通用。随着 C/C 复材成本的下降，碳陶复材在刹车领域的性价比或逐渐凸显，在汽车、轨道交通领域的渗透率有望逐渐提升。 图 21：碳陶制备工艺 数据来源：中天火箭、东方证券研究所 有色、钢铁行业深度报告 热场C/C：渗透率与新能源双击，需求加速成长 有关分析师的申明，见本报

48、告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 20 四、四、投资建议投资建议：渗透率与新能源双击，渗透率与新能源双击，C/C 需求加速需求加速成长成长 C/C 复材凭借优异的性能，在大型光伏热场中逐渐替代石墨，成为复材凭借优异的性能，在大型光伏热场中逐渐替代石墨，成为主流主流热场材料热场材料。目前在热场“三大件”坩埚、导流筒和保温桶渗透率已超 50%，并随着光伏行业的产业升级以及 C/C 复材制备工艺的进步，有望持续提升。 需求端，需求端，23 年需求或年需求或逾逾 7800 吨，吨，21-23 年复合增速约年复合增速约

49、57%。未来三年光伏新装复合增速或在19%，其中大尺寸硅片需求量年增速或在 45%，综合考虑大尺寸产能的新增需求和剔除部分小尺寸热场的保有产能替换需求，热场材料需求年增速或在 15%。由于 21 年 C/C 复材供不应求，预计 2021 年 C/C 复材在热场渗透率约 58%，若到 23 年热场材料全部 C/C 化，叠加热场材料自身的增速，预计 21-23 年热场 C/C 复材需求年增速约 57%。 供给端，供给端，23 年产量或年产量或近近 7400 吨吨 ，21-23 年复合增速约年复合增速约 53%。国内 C/C 复材企业融资扩产，同时产业链相关企业也相继进入，预计主要六家企业 21 年

50、产能约 4151 吨，到 23 年或增至 8317吨，年复合增速约 42%。若假设当年新增产能 50%利用率，保有产能 100%利用率，则 23 年供应量或近 7400 吨，年复合增速约 53%。 行业学习效应强，性价比的提升有望将行业学习效应强，性价比的提升有望将 C/C 复材带入新的应用场景。复材带入新的应用场景。行业内生产成本分化明显，金博股份凭借预制体自制、设备自研和生产工艺紧凑，具有明显成本优势。但行业学习效应较强，新扩产线工艺均有明显进步，C/C 成本挖潜空间较大，这或带动 C/C 复材性价比不断提升，并激发出更大的市场需求，制动材料有望成为下一产业化领域。 综上所述，综上所述，热