碳纤维与高温合金、钛合金并称军工三大材料,是军工上游材料体系的重要组成部分。从全球格局看,军工级碳纤维长期由少数海外企业主导;中国近年在大丝束原丝与碳纤维的国产化、规模化上取得实质突破,产能规模已居前列,但在最高端型号、批次稳定性与工程数据库积累方面,与国际领先水平仍存在差距。用于国防军工、航空航天等场景的主要是小丝束碳纤维,业内也称“宇航级”碳纤维。
军工级碳纤维:小丝束为主,海外长期主导
碳纤维最常见的分类方式是按一束纤维中的丝数分为小丝束与大丝束,以 K 为量词,1K 即一束含 1000 根丝;一般小于 24K 为小丝束,48K 以上为大丝束。小丝束对稳定性要求更高、更易调整,适合国防军工、航空航天等高精尖领域;大丝束面向风电、轨道交通等工业领域,因此也被称为“工业级”碳纤维。
在军工应用中,材料等级通常要求在 T300 以上,强度门槛为大于 3.5GPa,用于装备的不同部位。这类高附加值环节,全球供应长期集中在少数海外企业手中,是军工材料格局中壁垒最高的部分之一。
中国的相对位置:产能突破快,高端仍在爬坡
中国碳纤维的进展集中体现在大丝束的国产化与规模化上,设备国产化与产能释放是降本的前提。从产业化节点看,上海石化、吉林碳谷、兰州蓝星等企业先后在 48K、25K50K、50K 等大丝束原丝及碳纤维的工艺与产业化上取得突破,其中 2019 年 7 月吉林碳谷等参与的“25K50K 聚丙烯腈基原丝及碳纤维关键技术和产业化开发”项目通过鉴定,项目总体技术达到国际先进水平。
在军用供应环节,给军工企业供货的主要有中航复材(中航高科)与中复神鹰,其中中航复材以外部采购纤维进行加工为主,其纤维主要来自光威、中简等企业。整体来看,中国在产能规模上已居前列,但最高端型号、批次一致性与长期工程数据积累仍需时间沉淀。
常见问题
碳纤维为什么被归入军工三大材料?
碳纤维与高温合金、钛合金并称军工三大材料,是军工上游材料课程中的核心一环。它在军工领域涉及面广,主要作为增强材料与基体材料结合形成复合材料后使用。
小丝束和大丝束在军工与民用上如何分工?
小丝束稳定性更高、更易调整,适合国防军工、航空航天等高精尖领域,被称为“宇航级”碳纤维;大丝束主要面向风电、轨道交通等工业领域,被称为“工业级”碳纤维。未来大丝束随降本持续拓宽下游应用,小丝束则仍需进一步降本。
中国碳纤维在全球军工材料格局中处于什么位置?
中国在大丝束原丝及碳纤维的国产化与产能规模上提升明显,部分产业化项目技术达到国际先进水平。但在最高端型号、批次稳定性与工程数据库积累方面,与国际领先水平仍有差距,高端环节的追赶仍在进行中。