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特種陶瓷材料（又稱先進(jìn)陶瓷材料）屬于陶瓷材料的一種，陶瓷材料具備優(yōu)良材料特性，與金屬材料、高分子材料并列為當(dāng)代“三大固體材料”。特種陶瓷按其特性和用途可分為兩大類，分別為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。其中結(jié)構(gòu)陶瓷是指可發(fā)揮材料力學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)、電絕緣等性能的一類特種陶瓷，常作為工程結(jié)構(gòu)材料使用。

對特種陶瓷的研究，我國較早可追溯到上世紀(jì)50年代，當(dāng)時主要以氧化鋁陶瓷為主。自60年代中期，我國逐漸開始從事非氧化物陶瓷的研究，主要集中在碳化物和氮化物陶瓷方面。到2000年之后，國內(nèi)對于結(jié)構(gòu)陶瓷在性能上，通過自主創(chuàng)新和引進(jìn)專家、技術(shù)、工藝、裝備，對于其原材料的粒度、純度、燒成后的微結(jié)構(gòu)以及工藝條件處在不斷研究開發(fā)與生產(chǎn)工藝的改進(jìn)階段，國內(nèi)企業(yè)逐步掌握了關(guān)鍵技術(shù)，并初步進(jìn)入了海外市場；其中碳化硅和碳化硼結(jié)構(gòu)陶瓷應(yīng)用廣泛，進(jìn)入快速發(fā)展期。

一、碳化硅結(jié)構(gòu)陶瓷性能優(yōu)異，用途廣泛

結(jié)構(gòu)陶瓷發(fā)展到現(xiàn)在大多數(shù)是以碳化硅或碳化硼等材料為基礎(chǔ)，憑借其優(yōu)異的高溫力學(xué)強度、高硬度、高彈性模量、高耐磨性、高導(dǎo)熱性、耐腐蝕性等性能，應(yīng)用于窯爐器件、機床主軸軸承、化工設(shè)備、密封環(huán)、高速磨削刀具等工業(yè)民用產(chǎn)品，還可作為防彈裝甲材料運用于防護(hù)裝備領(lǐng)域。

其中，碳化硅陶瓷具有高強度、高硬度、高彈性模量、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗震性、質(zhì)輕等優(yōu)良特性，其高溫力學(xué)性能（強度、抗蠕變性等）是已知陶瓷材料中較合適的。

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前瞻產(chǎn)業(yè)研究院研究整理

1、工業(yè)窯爐行業(yè)需求穩(wěn)中有增，輥道窯成陶瓷窯爐發(fā)展方向

從需求端來看，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2020年中 國鋰電正極材料出貨量達(dá)到51萬噸，同比增長26.24%；2020年中 國人造石墨出貨量約為30.7萬噸，在負(fù)極材料出貨總量中的占比高達(dá)84%，較2019年水平進(jìn)一步提升5.5個百分點。

在鋰電正負(fù)極、工業(yè)陶瓷等無機非金屬材料生產(chǎn)過程中消耗能源較多的環(huán)節(jié)就是窯爐，窯爐是陶瓷生產(chǎn)中比較重要的燒成設(shè)備。隨著行業(yè)更新置換與產(chǎn)能置換等需求，以節(jié)能、環(huán)保以及技術(shù)的革新成為當(dāng)前以及未來工業(yè)窯爐發(fā)展的重點。

工業(yè)窯爐按坯體運載工具可分為有輥道窯、隧道窯、梭式窯、窯車窯、推板窯、輸送帶窯、步進(jìn)梁式窯和氣墊窯等類型。其中輥道窯作為工業(yè)窯爐中高產(chǎn)低耗能類先進(jìn)窯爐，相較其他窯爐，輥道窯生產(chǎn)易于自動化，為企業(yè)省去了較多的人力物力并且操作方便，生產(chǎn)效率高，成為陶瓷窯爐的發(fā)展方向。輥道窯占工業(yè)窯爐總數(shù)約35%,并且比重逐年提高，未來隨著陶瓷行業(yè)更加嚴(yán)苛的環(huán)保及節(jié)能要求和大規(guī)模定制產(chǎn)品陶瓷生產(chǎn)，窯爐輥道化將成為行業(yè)主流。按2021-2025年每年以5%的增長率增長，2021年中 國輥道窯市場規(guī)模達(dá)199.50億元，預(yù)計2025年市場規(guī)?？蛇_(dá)到352.85億元。

2、窯具保持良好發(fā)展態(tài)勢，碳化硅輥棒跨入快速發(fā)展階段

窯具是窯爐的關(guān)鍵配件，輥道窯需求的增長對窯具提出了更高的質(zhì)量要求。碳化硅輥棒作為輥道窯的關(guān)鍵配件之一，主要用于高溫窯爐的承重結(jié)構(gòu)架，起著承載、支撐、傳遞和保護(hù)被燒制品的作用。

因其具有耐高溫、導(dǎo)熱性能好、耐磨性強、抗熱震、抗氧化、耐驟冷驟熱，耐酸堿腐蝕、使用壽命長等優(yōu)良特性，在自重和制品的荷重作用下，不斷裂、不彎曲、不變形，可大幅度縮短燒成時間，提高陶瓷產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，節(jié)能效果顯著。

綜合碳化硅輥棒增量及存量市場數(shù)據(jù)，近幾年，碳化硅輥棒保持良好發(fā)展態(tài)勢，2021年我國碳化硅輥棒規(guī)模達(dá)52.63億元，預(yù)計未來碳化硅窯爐具規(guī)模將持續(xù)增長，有望在2025年達(dá)到近121.70億市場規(guī)模。

二、碳化硅、碳化硼結(jié)構(gòu)陶瓷性能優(yōu)越，為軍事裝甲和空間領(lǐng)域材料方面的良好選擇

自21世紀(jì)以來，防彈陶瓷發(fā)展迅速，種類較多，包括氧化鋁、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硼化鈦等，目前國內(nèi)關(guān)于防彈陶瓷的生產(chǎn)單位中碳化硅和碳化硼防彈居多。

碳化硅陶瓷密度相對較低，硬度較高，屬于性價比較高的結(jié)構(gòu)陶瓷，因此也是目前國內(nèi)應(yīng)用比較廣的防彈陶瓷。碳化硼陶瓷在這幾種陶瓷中密度低，硬度高，是目前已知材料中硬度僅次于金剛石和立方氮化硼的超硬材料，其熱膨脹系數(shù)低，導(dǎo)熱率較高，具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐酸耐堿腐蝕，還具有很好的吸收中子能力，這是其它陶瓷材料不具備的，其對加工工藝的要求也很高，因而成本也是陶瓷材料中較高的。憑借優(yōu)良的性能，碳化硅和碳化硼陶瓷材料成為了軍事裝甲和空間領(lǐng)域材料方面的良好選擇。

1、國防需求日益攀升，碳化硅、碳化硼等防護(hù)裝備等材料存在持續(xù)增長的市場規(guī)模

為適應(yīng)世界新軍事革命發(fā)展趨勢和國家安全需求，中 國全面推進(jìn)國防和軍隊現(xiàn)代化建設(shè)，全面深化國防和軍隊改革，我國國防預(yù)算從 2010 年的 0.53 萬億元增長到 2022 年的 1.45 萬億元，年均增長率8.75%?！缎聲r代的中 國國防》白皮書提及，2012年以來增長的國防費主要用于，加大武器裝備建設(shè)投入，淘汰更新部分落后裝備，升級改造部分老舊裝備，研發(fā)采購航空母艦、作戰(zhàn)飛機、導(dǎo)彈、主戰(zhàn)坦克等新式武器裝備，穩(wěn)步提高武器裝備現(xiàn)代化水平。

數(shù)據(jù)來源：財政部

隨著國內(nèi)軍改各項措施陸續(xù)落地，組織管理體系進(jìn)一步優(yōu)化，軍方裁減冗員的同時需保證戰(zhàn)斗力提升，對先進(jìn)軍用裝備的需求進(jìn)一步增強。2020年2月21日，中 國人民解放軍陸軍裝備部在全軍武器裝備采購信息網(wǎng)加發(fā)布通用型防彈背心（插板）和強型防彈背心（插板）招標(biāo)公告。對通用型防彈背心（插板）共采購93萬套，每套包含2塊防彈插板，總限價73.97億元；對加強型防彈背心（插板）共采購46.70萬套，每套包含2塊防彈插板，總限價60.23億元。

碳化硅、碳化硼材料作為高等級防彈衣的核心部件，在戰(zhàn)場上對保障指揮員和士兵生命、提高戰(zhàn)斗力發(fā)揮著重要作用，同時，還可用于坦克、裝甲車、直升機、地下工事、指揮所、防彈帳篷及艦船等武器裝備的裝甲防護(hù)?；谖覈鴩佬枨?、經(jīng)濟體量、防御性國防政策，我國軍工行業(yè)預(yù)計在較長時間內(nèi)保持穩(wěn)定增長的趨勢，結(jié)構(gòu)陶瓷材料制作的新型防護(hù)裝備采購有望放量增長。

三、碳化硅、碳化硼結(jié)構(gòu)陶瓷制備技術(shù)工藝提升，應(yīng)用場景還將不斷擴大

目前，碳化硅、碳化硼等結(jié)構(gòu)陶瓷生產(chǎn)中用到較多的反應(yīng)燒結(jié)、常壓燒結(jié)和重結(jié)晶燒結(jié)三種陶瓷材料制備方法，均有其獨特的優(yōu)勢，且所制備的陶瓷材料顯微結(jié)構(gòu)和性能及應(yīng)用領(lǐng)域也有不同。

研究人員對碳化硅、碳化硼燒結(jié)機理、燒結(jié)助劑、燒結(jié)方法、致密化過程進(jìn)行了大量研究和探索工作，先后發(fā)展了各種燒結(jié)技術(shù)，包括反應(yīng)燒結(jié)、常壓燒結(jié)、重結(jié)晶燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)，以及新型燒結(jié)技術(shù)，如放電等離子燒結(jié)、閃燒、振蕩壓力燒結(jié)等，獲得致密的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。隨著燒結(jié)工藝的發(fā)展，碳化硅、碳化硼等陶瓷材料綜合性能不斷提升，應(yīng)用場景不斷增加，通過進(jìn)一步改進(jìn)工藝、完善燒結(jié)助劑、發(fā)展新的燒結(jié)技術(shù)，從而有效降低燒結(jié)溫度，細(xì)化晶粒，業(yè)界還將制備出性能更佳的碳化硅、碳化硼等材料結(jié)構(gòu)陶瓷材料，提升國內(nèi)工業(yè)技術(shù)水平。