碳陶、碳碳刹车材料：多因共驱产业从0到1

1、一、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臵，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。刹车材料细分特点及应用领域树脂基刹车材料石棉刹车材料20 世纪 20-80 年代，石棉在刹车材料领域占据主导地位，目前已经被淘汰无石棉刹车材料20 世纪 70 年代研制发展，相比石棉更绿色环保且在制动耐温性，稳定性方面有

2、较大提高纸基刹车材料成本较低，基体柔软，不伤对偶，主要应用于重型机械的制动器中，在摩托车等运动机械中也逐步获得应用粉末冶金刹车材料铁基刹车材料采用高温烧结，促进了刹车材料组元的冶金结合，使刹车材料的使用温度得到大大提高，解决了树脂基刹车材料的高温摩擦因数低和磨损不稳定的问题；己广泛应用在航空、船舶、高速列车、重载卡车、坦克以及其他高速高载荷运动部件制动器中，并获得了较大市场份额；但材料价格高，制造工艺复杂,制动噪声大和对对偶材料磨损大等缺点又制约了它不能在汽车尤其是轿车制动器上获得广泛应用铜基刹车材料C/C 复合刹车材料短切纤维毡纤维毡的短切纤维未能形成完整的纤维增强，所具备的材料力学性能较低

3、，仅用于早期飞机机型最早是在 20 世纪 70年代研制的，主要用于飞机刹车片；高温条件下由于其质量 轻，能载高，耐高温能力强，使用寿命长等特点，一经推出，便得到广泛应用针刺连续毡适合采用气相法增密，所制材料力学、热学摩擦磨损性能良好，目前成为 C/C 复合材料增强体最主要的选择碳布层合板层间剪切强度低，垂直导热率较低，仅用于早期飞机机型陶瓷基刹车材料C/C-SiC 复合刹车材料密度低，摩擦系数高，抗氧化，耐磨损，寿命长，逐渐在高速列车，重载汽车，坦克等极端条件下得到应用氧化铝基刹车材料价格低廉，较好的耐磨性，化学稳定性，高温稳定，力学稳定，是目前应用最广的结构陶瓷及功能陶瓷材料图表 1：制动刹

4、车材料分类资料来源：曲选辉等-现代轨道交通刹车材料的发展和应用，；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

5、、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。材料种类摩擦因数湿态摩擦因数磨损损失对偶磨损火花质量成本一般铸铁111.000111.0合成材料23120.101.011/35.0粉末冶金材料23120.100.501/26.0C/C 复合材料23120.01001/430.0C/C-SiC 复合材料34340.01001/48.0图表 2：不同刹车材料的性能比较资料来源：黄飞虎等-高性能刹车材料的研究现状与发展趋势，二、汽车碳陶刹车：电动智能化、轻量化

6、和高端化共驱百亿蓝海市场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

7、控体验有至关重要的影响。 图表 3：汽车制动系统组成部分 图表 4：汽车刹车盘构造来源：汽车维修技术网、来源：车享公众号、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

8、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。图表 5：碳陶刹车盘与传统刹车盘性能比较实验条件传统刹车盘碳陶刹车盘重量一对刹车盘重量32kg12kg制动距离由 100km/h 减速至0km/h42m30m热衰退由 100km/h 减速至 0km/h，连续刹车 10 次，第 10 次制动距离70m30m制动噪音分别测量钢纤维和碳纤维对声波振动衰减的损耗因子 0.00270.00100.0240.008耐高温性能灰铸铁刹车盘在 900高温下，会发生熔融

9、粘结、变形、龟裂等现象碳陶材料耐高温稳定性好，2000以下不会产生任何热胀冷缩使用寿命正常使用条件下10 万公里30 万公里耐环境能力易腐蚀，在酸碱性或潮湿环境易生锈在潮湿、有酸性气体的环境中不存在腐蚀生锈的问题，也不存在力学强度衰减资料来源：勒迈公众号，李建利等碳纤维复合材料刹车片的发展及应用前景，；注：汽车实验数据取自勒迈380mm 碳陶刹车盘与相同尺寸的传统刹车盘，在同车同条件下比较 图表 6：特斯拉为 Model S Plaid 推出的碳陶刹车套件及所包含的内容资料来源：和讯汽车，图表 7：Brembo 制造的碳陶刹车盘以及为法拉利提供的碳陶刹车套件资料来源：和讯汽车，汽车电动化、智能

10、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。 图表 8：2021 年我国新能源汽车销量达 352.05 万辆 图表 9：新能源汽车销量占比逐年上升400

11、350300250200150100500新能源汽车销量（万辆）同比 400%350%300%250%200%150%100%50%0%-50%16%14%12%10%8%6%4%2%0%20112012201320142015201620172018201920202021来源：wind、来源：wind、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

12、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，

13、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。图表 10：电动车普遍较燃油车自重大图表 11：电动车自重和续航里程的关系25002000150010005000平均整备质量（kg）新能源电动车燃油车450续驶里程/km400350300250200A级车C级车-120-80-4004080120整备质量变化/kg来源：有驾网、 注：以B 级车为例来源：董学锋等电动轿车续驶里程的影响因素及仿真研究、中泰证券研究所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

14、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

15、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。图表 12：不同自动驾驶级别的内容对比美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）、美国汽车工程师学会（SAE）自动驾驶分级标准分级NHTSAL0L1L2L3L4SAEL0L1L2L3L4L5称呼（SAE）无自动化驾驶支持部分自动化有条件自动

16、化高度自动化完全自动化SAE 定义由人类驾驶者全权驾驶汽 车，在行驶过程中可以得到警告通过驾驶环境对方向盘和加速减速中的一项操作提供支持，其余由人类操作通过驾驶环境对方向盘和加速减速中的多项操作提供支持，其余由人类操作由无人驾驶系统完成所有的驾驶操作，根据系统要求，人类提供适当的应答由无人驾驶系统完成所有的驾驶操作，根据系统要求，人类不一定提供所有的应 答。限定道路和环境条件由无人驾驶系统完成所有的驾驶操作，可能的情况下，人类接管，不限定道路和环境条件主体驾驶操作人类驾驶者人类驾驶者/系统系统系统系统系统周边监控人类驾驶者人类驾驶者人类驾驶者系统系统系统支援人类驾驶者人类驾驶者人类驾驶者人类驾

17、驶者系统系统系统作用域无限定域全域资料来源：车云，图表 13：线控刹车系统示意图资料来源：萝卜报告公众号、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

18、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

19、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。图表 14：2021 年我国 C 级车销量达 72.86 万辆图表 15：C 级车占基本型乘用车的比例逐年上升70%60%50%40%30%20%10%0%A00级占比A0级占比A级占比 B级占比C级占比2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 20

20、20 2021来源：wind、来源：wind、 图表 16：2021 年我国民用汽车拥有量达 2.94 亿辆 图表 17：中国汽车改装行业市场规模35000300002500020000150001000050000民用汽车拥有量（万辆）同比25%20%15%10%5%0%8007006005004003002001000市场规模（亿元）同比20162017201820192020202114.0%12.0%10.0%8.0%6.0%4.0%2.0%0.0%来源：Wind，国家统计局，来源：，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

21、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。图表 18：金博热场材料直接材料成本占比逐渐升高图表 19：金博股份碳碳热场单位成本不断降低120%100%80%60%40%20%0%直接材料直接人

22、工制造费用44.98%51.99%22.56%28.50%32.32%20172018201920202021来源：Wind，来源：wind，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

23、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。图表 20：短纤维模压 C/SiC 刹车材料的工艺流程资料来源：徐兴亚、张立同等碳陶刹车材料的研究进展，； 图表 21：长纤维针刺法刹车材料的工艺流程资料来源：徐兴亚、张立同等碳陶刹车材料的研究进展，；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

24、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

25、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。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

26、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

27、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

28、 亿元。图表 22：C 级车新车装配碳陶刹车盘市场规模测算20212022E2023E2024E2025EC 级车新增量7285737941458656189435231028440C 级车新增量同比9%9%9%9%碳陶刹车盘在 C 级车市场的渗透率0.0%0.5%2.5%6.5%12.5%碳陶刹车盘平均价格（万元/套）128643碳陶刹车盘平均价格同比-30%-30%-30%-30%单车需要碳陶刹车盘数量（套）11111C 级车新车碳陶刹车盘市场规模（亿元）0.003.3412.7225.2437.04资料来源：图表 23：新能源商用车新车装配碳陶刹车盘市场规模测算20212022E2023

29、E2024E2025E新能源商用车产量（辆）183253207285234469265218300000同比13.11%13.11%13.11%13.11%碳陶刹车盘在新能商用车中的渗透率0%0.5%2.5%6.5%12.5%碳陶刹车盘平均价格（万元/套）128643碳陶刹车盘平均价格同比-30%-30%-30%-30%单车需要碳陶刹车盘数量（套）22222新能源商用车新车碳陶刹车盘市场规模（亿元）0.001.746.8914.1921.61资料来源：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

30、 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

31、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。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

32、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

33、润的 7.11%。图表 24：布雷博各细分市场收入占比（2021 年报）图表 25： 布雷博分产品收入占比（2021 年报）汽车摩托车商用车赛车制动器系统设备研究设计版税1.08%0.73%0.03%时间事件1997.01布雷博开始开发碳陶制动盘-CCM1997.02SGL 开始开发碳陶制动盘-CCB1999.03SGL 和保时捷推出了碳陶刹车盘2001.01保时捷 GT2 成为第一款配备 CCB 碳陶刹车碟的汽车2002.01SGL Brakes 成立2002.03法拉利 Enzo 成为第一款配备 CCM 碳陶刹车盘的汽车2004.06布雷博和戴姆勒成立Brembo Carbon Ceram

34、ic Brake System (BSCB)，旨在开发和制造碳陶瓷材料制动盘2008.02布雷博收购合资企业 BCBS 100%的股份2009布雷博与 SGL 成立合资公司 Brembo SGL Carbon Ceramic Brakes (BSCCB)，旨在开发碳陶瓷制动系统以及生产和销售碳陶瓷制动盘，专供轿车和商用车 OEM 市场使用4.71%10.58%0%11.998.16%72.81%资料来源：布雷博年报，资料来源：布雷博年报，图表 26：布雷博碳陶刹车业务发展历程资料来源：BSCCB 官网， 图表 27：BSCCB 碳陶刹车产品应用车型应用的碳陶制动盘品牌型号应用的碳陶制动盘品牌型

35、号CCB保时捷Carrera 4SCCB布加迪威龙Carrera GT宾利部分欧陆车型996阿斯顿马丁DBSBoxsterCCM法拉利EnzoCayman 987挑战者StradaleGT3 Supercup612 Scaglietti997 C2F430997 GT3599 GTBFiorano卡宴599 GTO918 SpyderFF911 turboLaFerrariGT3帕加尼Zonda F兰博基尼MurcielagoZonda RGallardo阿尔法罗密欧8cAventador雷克萨斯LFA奥迪S8玛莎拉蒂M145-GTA8 W12迈凯伦MP4-V12RS4阿斯顿马丁DB9R8co

36、up捷豹XKR-S GTRS6未知阿斯顿马丁VanquishRS5法拉利F12 BerlinettaAMG SLS奥迪RseE63AMG SL63/65A8AMG CLS63BMW M5M6资料来源：BSCCB 官网，图表 28：BSCCB 主营业务收入图表 29： BSCCB 归母净利润占集团净利润的比例逐渐上升21.510.50主营业务收入（亿欧元）同比20162017201820192020202125%20%15%10%5%0%-5%-10%-15%8.00%7.00%6.00%5.00%4.00%3.00%2.00%1.00%0.00%201620172018201920202021

37、资料来源：布雷博年报，资料来源：布雷博年报，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

38、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。图表 30：国内企业碳陶刹车盘专利申请量图表 31： 国内企业碳陶制动专利申请量碳陶刹车盘专利申请量碳陶制动专利申请量山东道普安制动材料有限公司贵州省紫安新材料科技有限公司烟台奥森制动材料有限公司西安航空制动科技有限公司西北工业大学贵阳天龙摩擦材料有限公司西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司湖南博望碳陶有限公司

39、山东国晶新材料有限公司SHENZHEN LEMYTH BRAKE TECH05101520湖南世鑫新材料有限公司宁波天伟汽车部件有限公司西安航空制动科技有限公司贵州省紫安新材料科技有限公司浙江亚太机电股份有限公司北京天宜上佳新材料股份有限公司中南大学上海威曼汽车零部件有限公司北京天宜上佳高新材料股份有限公司北京天力九陶新材料有限公司024681012资料来源：国家知识产权局，资料来源：国家知识产权局， 图表 32：2021 年 1-12 月纯电动市场销量构成 图表 33：2021 年 1-12 月插电混动市场销量构成上汽通用五菱特斯拉（中国） 比亚迪 长城汽车广汽埃安长安汽车小鹏汽车蔚来汽车奇

40、瑞新能源上汽乘用车其他比亚迪理想上汽乘用车华晨宝马一汽-大众上汽大众 吉利汽车上汽通用东风本田 保时捷（进口） 其他2.00%3.30%4.40%4.50%4.50%5.40%1.70%13.40%17.80%26.10%13.3.60%3.60%3.80%12.50%10%4.20% 5.20%5.60%2.40%41.80%50%4.16.60%资料来源：乘联会，资料来源：乘联会，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

41、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。图表 34：金博股份收入/归母净利润快速增长

42、图表 35：2021 年实现毛利率/净利率 57%/37%营业收入（亿元）归母净利（亿元)13.384.265.01 4.50.841.420.210.291.80.542.41.692.030.78161412108642020162017201820192020202122Q180%70%60%50%40%30%20%10%0%销售毛利率销售净利率63%68%62%63%56%57%53%40%30%32% 37%45%24%20%20162017201820192020202122Q1资料来源：wind，资料来源：wind， 图表 36：金博股份依托自研制备技术开发新业务资料来源：公开资

43、料，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

44、动盘产业化项目，目前建设工作已启动。图表 37：天宜上佳 2021 年公司收入拆分图表 38：2021 年公司收入/归母净利润快速增长粉末冶金闸片/有机合成闸片、闸瓦碳基复合材料制品航空大型结构件精密制造12%22%66%资料来源：wind，资料来源：公司官网，图表 39：天宜上佳组织架构及业务布局资料来源：公司官网，三、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

45、装臵与钢刹车装臵相比，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 1/31/7，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，可以保证刹车装臵不损坏，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

46、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。机型每架飞机刹车机轮数减轻重量（kg）A300-6008590A-3108499A-3308998A-3408998B-74716635B-7578270B-7678408刹车盘材料正常刹车能载过载能力钢刹车盘0.26MJ/kg0.44MJ/kg碳刹车盘0.7-1.0MJ/kg2.0-2.5MJ/kg图表 40：民航飞机使用 C/C 刹车材料后的减重效果图表 41：LS1

47、14 机轮钢/碳刹车盘承载能力比较资料来源：姬永兴、田泽祥-碳刹车盘在我国军用飞机上的应用前景，资料来源：姬永兴、田泽祥-碳刹车盘在我国军用飞机上的应用前景， 图表 42：我国军用飞机使用 C/C 复合刹车材料后的减重效果机型刹车机轮数节省重量（kg）减重百分比A 型232B 型414037%资料来源：姬永兴、田泽祥-碳刹车盘在我国军用飞机上的应用前景， 图表 43：碳刹车盘与钢刹车盘使用寿命比较机型钢刹车盘寿命（起落次数）碳刹车盘寿命（起落次数）A 型2501000B 型3001000资料来源：姬永兴、田泽祥-碳刹车盘在我国军用飞机上的应用前景，军费支出增长空间大，带动军用飞机碳碳刹车盘需求

48、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

49、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%。图表 44：我国国防支出及其占 GDP 的比例图表 45：2021 年世界军费支出前五大国家军费支出 占 GDP 的比例1600014000120001000080006000400020000国家财政国防支出(亿元)国防支出占GDP的比例1.40%1.20%1.00%0.80%0.60%0.40%0.20%0.00%4.00%3.50%3.00%2

50、.50%2.00%1.50%1.00%0.50%0.00%美国中国印度英国俄罗斯资料来源：国家统计局，来源：瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所2021 年世界军费开支报告，IMF，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

51、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

52、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。图表 46：2019 年以来民用运输飞机数量增速明显下降图表 47：2020 年中国民航运输总周转量明显下滑450040003500300025002000150010005000民用运输飞机数量(架)同比14.00%12.00%10.00%8.00%6.00%4.00%2.00%0.00%1400120010008006004002000运输总周转量（亿吨公里）同比201720182

53、0192020202120.0%10.0%0.0%-10.0%-20.0%-30.0%-40.0%-50.0%资料来源：国家统计局，资料来源：民航总局，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

54、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

55、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。图表 48：中国民航飞机数量位列世界第二图表 49：2013-2017 年碳刹车在我国民航飞机中的渗透率维持在 54%左右100009000800070006000500040003000200010000美国中国俄罗斯德国加拿大2000150010005000使用碳刹车的飞机数量（架）占我国民航飞机总数的比例2013201420152016201755%54%53%52%51%50%资料来源：航空知识公众号，；注：数据截止到 2019 年

56、 9月 29 日资料来源：民航总局适航审定司，图表 50：中国民航飞机平均起飞架次14001200100080060040020002018201920202021资料来源：民航总局，图表 51：民航飞机碳碳刹车更新市场规模测算20212022E2023E2024E2025E民用运输飞机数量40544257447046934928同比5%5%5%5%碳碳刹车在民航飞机中的渗透率55%56%57%58%59%机轮数量（个/架）44444碳碳刹车每年更换频率11111碳碳刹车更新市场需求（套）89199535101911088811629碳碳刹车盘单价（万元/套）2525252525碳碳刹车更新市

57、场规模（亿元）22.3023.8425.4827.2229.07资料来源：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 Aerosp

58、ace、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。图表 52：国外主要飞机刹车厂商市占率公司名称市占率美国 Honeywell25%法国SAFRAN17%19%英国 Meggitt24%26%美国 Collins Aerosp

59、ace25%资料来源：杨尊社等国外飞机机轮刹车系统的发展、图表 53：国内外飞机刹车市场主要参与者情况资料来源：公开资料整理、公司官网、类型公司名称公司简介刹车业务基本情况海外美国Honeywell霍尼韦尔拥有航空运输、智能建筑科技、特性材料和技术、安全与生产力四大业务集团。在航空航天方面，霍尼韦尔是全球领先的飞机部件、软件和服务供应商。霍尼韦尔的飞机机轮及制动系统承继自Vincent Bendix。全球每 5 秒钟，就有一架装配 Honeywell 机轮及刹车系统的飞机降落。法国SAFRAN赛峰是世界第二大飞机设备制造商，产品包括起落架、机轮和刹车、布线等。早在 20 世纪 80 年代，赛峰

60、就率先在飞机上使用碳刹车作为传统钢刹车的更高性能替代品。SAFRAN 是全球最大的 100 座以上民用飞机机轮和碳刹车的供应商。英国Meggitt成立于 1850 年，是英国一家专业从事航空航天设备的工程公司。旗下有 Aircraft Braking Systems Corporation（ABSC）和 Dunlop Aerospace Braking Systems 和（DABS，前身为 Dunlop Aviation）两个品牌。1968 年，Dunlop 公司开始研制 C/C 刹车装臵，成为世界上第一家生产 C/C 刹车盘的公司。Meggitt 生产的飞机制动系统碳刹车产品应用在超过 45