（报告出品方/作者：东北证券，刘军，许光坦，安邦）

1.国内领先的高铁动车组闸片供应商

1.1.新材料业务为主线，从粉末冶金到碳基复材实现跨越式发展

天宜上佳成立于 2009 年 11 月，2010 年成为国家高新技术企业，2012 年公司通过 了 IRIS 认证审核，2013 年成为中关村高新技术企业，并获颁动车组 9 个车型 5 种 型号闸片 CRCC 铁路产品认证证书，实现历史性飞跃，打破进口产品垄断，促进国 产化替代。2015 年公司自主化《时速 300-350km 高速列车/动车组制动闸片研制及 产业化》项目通过科技成果鉴定。2017 年取得中国标准动车组闸片铁路产品认证证 书。2019 年 7 月 22 日，天宜上佳登录 A 股科创板，成为首批 25 家科创板上市企业 之一。

公司主营业务有粉末冶金闸片合成闸片/闸瓦、碳基复合材料、树脂基碳纤维复合材 料制品以及航空大型结构件精密制造四大板块： （1）粉末冶金闸片应用于速度在 160km/h、200-250km/h 以及 300-350km/h 的各 类高铁动车组制动系统；合成闸片/闸瓦产品品主要应用于速度在 200km/h 以下的 铁路机车、城市轨道（含地铁）。目前产品覆盖国内时速 160-350 公里动车组 33 个 车型及交流传动机车车型。 （2）碳碳复合材料业务板块，公司依据碳碳复合材料应用仿真分析、优化设计等前 沿技术，在预制体编织、气相沉积、反应熔体渗透等方面取得重大突破并得以产业 化应用。公司配备大规格沉积设备，目前 2000 吨级碳碳复合材料制品产线和预制体 一期产线在江油产业园落地，达到投产状态。

（3）树脂基碳纤维复合材料制品业务目前正处于开拓阶段，在技术上开展多轮配方 升级和工艺优化，通过了各项测试及产品验证；在产品上，大部分产品已交付样品， 航天领域某复材结构件完成了产品研制，并交付了批量样品，配合客户完成了系列 验证试验。 （4）航空大型结构件精密制造方面，公司 2021 年完成了对瑞和科技的收购及增资， 正式切入军用航空领域，瑞合科技与天宜上佳的业务协同效应初步显现。现已完成 多项新型号产品/样品的设计开发工作；并与部分客户完成订单合同的签署及产品交 付。

1.2.收购瑞和科技贡献业绩增量，新冠后恢复增长

公司收购瑞和科技，新增航空大型结构件精密制造带来丰厚营业收入。公司于 2021 年完成了对瑞和科技的收购和增资，截至目前持股 64.54%，实现控股，公司正式切 入军用航空领域，2021 年航空大型结构件精密制造贡献销售收入 7,353.45 万元，占 营业收入总额的比例为 10.95%，毛利率为 49.50%。

疫情影响减弱，净利率逐步回升。2020 年业绩有所下滑，系新冠疫情影响，境内人 员流动大幅减少，全国铁路客运服务受到较大冲击，公司 2020 年营业收入较去年同 期减少 28.65%，客户对产品的需求量减少导致营业收入下滑。随着全国疫情的有效 治理以及全面复工复产，2021 年营业收入同比增长 61.68%，归母净利润同比增长 53.05%，我们认为公司主营业务将持续稳健增长。 研发费用先升后降，研发能力持续积累。2020 年研发投入达 6,957.25 万元，较 2019 年增长了 68.36%，系公司为进一步增强核心竞争力，一方面继续完善和发展粉末冶 金闸片、有机合成闸片/闸瓦等主营业务既有领域的产品，另一方面不断拓展大交通、新能源领域新业务。2021 年研发资金投入达 6,937.51 万元，占营业收入比重 10.34%， 公司技术开发实力进一步积累。

1.3.核心技术团队行业资深，股权激励加强人才团队建设

天宜上佳董事长吴佩芳女士一直是公司的控股股东、实际控制人，直接及间接持有 公司股份合计 27.86%（截至 2021 年报）。吴佩芳同时也是核心技术人员，核心技术 团队成员还包括释加才让、曹静武、胡晨、程景琳以及龙波，公司技术团队在摩擦 材料及轨道交通行业拥有丰富经验和先进技术，保持公司的竞争优势。

专业技术研发团队，专利覆盖关键技术领域。公司拥有专业技术研发团队，团队成 员拥有丰富的行业经验，通过自主研发，已经具备完整自主知识产权体系。截至 2021 年 12 月 31 日，公司拥有已授权专利 231 项（含 9 项 PCT 专利），其中包括 56 项发 明专利（含 8 项 PCT 专利）、166 项实用新型专利（含 1 项 PCT 专利）及 9 项外观 设计专利，并拥有软件著作权 22 项。上述专利覆盖了公司关键技术领域各类产品， 体现了公司技术研发整体优势。

建立长效激励机制，加强人才团队建设。公司于 2021 年通过了《关于向激励对象授 予预留部分限制性股票的议案》向 48 名核心团队人员激励对象授予 100 万股限制 性股票。截至 2021 年底，累计向 111 名核心团队人员授予 500 万股限制性股票。此 外，公司目前采用三级“运营图”管理模式，持续完善绩效考核体系，注重为员工 提供清晰的职业发展路径与晋升渠道，完善培训体系，打造学习型组织，为公司战 略落地提供保障。

2.碳碳热场需求旺盛，成本控制是第一要义

2.1.热场系统是拉晶环节关键耗材，不同部件对材料性能要求存在差异

热场系统是制备单晶硅和多晶硅的关键耗材，在单晶拉制炉和多晶铸锭炉中起到支 撑、引导气流、隔热保温、提供热源、均化温度等作用。单晶炉内热场部件有坩埚、 导流筒、保温筒、加热器、板材和电极，多晶铸锭炉热场部件包括顶板、发热体、 改版、护板、紧固件以及保温条。其中，坩埚是承载石英坩埚，能够最大限度提高 装料量；导流筒能提高单晶硅生长速率；保温筒构建热场空间，大幅度提高使用寿 命和节能。由于硅片拉晶过程中融化硅料要求周围温度达到 1600 以上，热场部件 材料的寿命有限，需要定期更换耗材。划片机对操作精度要求较高。

热场系统属于光伏设备行业，应用领域为拉晶和铸锭。碳碳复合材料产品主要应用 于单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统，即光伏体晶硅制造环节。碳碳热场环节具有 技术壁垒高、客户认证周期长的特点：由于碳碳复合材料需要将碳纤维预制体与甲 烷高温分解出的碳进行积附，并在 2200 以上的高温下经过多个沉积周期，具有较 高的技术难度，技术研发需要大量的资金以及人员长期投入，属于技术密集型行业； 热场下游客户对供应商有严格的考核流程，首先需要通过技术评审、产品报价、样 品检测、小批量试用、中批量一致性验证后，才可以进入量产使用阶段，而后合作 双方进行询价、竞价谈判以确定价格，并签订长期订货合同，客户认证需要的时间 较长。

2.1.1.碳碳热场安全经济，逐渐取代传统石墨热场

碳碳热场渗透率逐步上升，已在多部件方面占据主导。根据原材料不同，热场可以 分为等静压石墨热场和碳碳热场两种，原材料分别为石墨和碳纤维。碳基复合材料 2010 年以前，高纯等静压石墨是热场系统部件的主要材料；2016 年开始，碳基复材 开始在坩埚领域替代等静压石墨成为主流配置，导流筒、保温筒以及加热器等其他部件仍以石墨材料为主导；随着碳基复材低成本生产技术的进步，2020 年碳基复材 已经在坩埚、导流筒以及保温筒等部件上逐渐替代等静压石墨，渗透率从 2010 年的 不足 10%提升至 55%以上。

碳基复材推广应用的基础之一：低成本制备技术的突破。制备成本一直是影响碳 基复材广泛应用的关键因素，目前国内外采用的制备方法均存在成本过高的问题。 最常用的致密化方法是液相浸渍法、化学气相沉积法（CVD）。目前部分先进的快速 化学气相沉积技术解决了大尺寸、异形碳基复合材料产品的快速增密技术难题，使 得批量制备大尺寸先进碳基复合材料产品的沉积周期在传统沉积周期 1/2 以内，极 大地减少了电力消耗，降低了生产制备成本。

碳基复材推广应用的基础之二：超越等静压石墨的性能优势。在直拉单晶硅生产 的过程中，碳碳复合材料相对于传统石墨材料的主要性能优势有：（1）碳碳复合材 料的强度远大于石墨材料，其尺寸稳定性、耐冲击性、抗震性和综合机械性能都要 好于石墨材料。因此，碳碳复合材料能够做的更薄,并且能够加工成异型工件。

（2） 碳碳复合材料性价比更高。随着单晶尺寸增加，热场尺寸也从早期的 16-20 英寸发 展到目前的 30-36 英寸，在热场的加工工艺方面，等静压石墨首先需要制备实心棒 料或块料，再按图纸尺寸加工成配件，在加工过程中材料浪费严重；而碳碳复合材 料可以根据产品需要编织出任意尺寸和形状的预制件，再通过增密工艺制造出所需 产品，因此产品尺寸越大性价比越高。即等静压石墨材料尺寸加大所付出的成本代 价很大，而碳碳复合材料尺寸加大对成本的负荷不重。（3）在同等使用条件下,碳碳 复合材料的使用寿命比石墨材料延长 1 倍，综合性价比更高。

碳碳复材在成本增加、产品品质、能耗、安全性以及可设计性上都具有明显的优势。 随着光伏行业降本提效节奏加快，单晶拉制炉的容量快速扩大，已从 2011 年左右的 16-20 英寸热场发展到目前的 30-36 英寸热场，等静压石墨在安全性上已经不能适 应大热场的使用要求，且相对于碳基复材的经济性能下降。碳碳热场将在已有产能 的改造和新增产能两方面都存在持续增加渗透率的趋势，将进一步替代传统等静压 石墨热场。

2.1.2.液相浸渍与气相沉积完成致密化，细节工艺满足热场部件差异化要求

碳纤维编织成预制体，致密化得到碳碳材料。碳碳符合材料制备主要分为两个步骤： （1）预制体的编织（2）材料的致密化。预制体的特性主要由纤维的类型以及编制 技术决定，编织后的预制体可分为：单项碳纤维束、2D 碳布、3D 或者多向交织编 织物等。其中 3D 编制预制体中层与层之间强度无明显差别，性能较优越，但该预 制体对致密化工艺的要求较高。预制体的致密化过程是决定碳碳符合材料性能和应 用最关键的因素，致密化过程是在预制体的孔隙中填充碳基体，使材料孔隙率减少， 密度增加。目前预制体的致密化方式有两大类：液相浸渍碳化法和化学气相沉积法。 其中液相浸渍碳化法根据基体碳种类又可以分为两类：一种是以树脂作为基体碳的 树脂浸渍碳化法，另一种是以沥青作为基体碳的沥青浸渍碳化法。

液相碳源来自沥青、树脂，气相碳源来自甲烷、乙炔等有机气体。液相浸渍碳化法 是将预制体浸渍在液相碳源中（沥青、树脂），进行“浸渍-碳化-石墨化”的循环， 最终获得致密基体。液相浸渍碳化法的缺点是：在浸渍与碳化的过程中，反复的工 艺循环会对碳纤维有所损伤，并且碳化和石墨化的过程会造成碳基体的体积收缩， 严重影响符合材料致密化程度，限制了碳碳符合材料性能的发挥。

化学气相沉积法 （CVD），是将预制体放置于沉积炉内，随后通入甲烷、乙炔等小分子碳氢化合物气 态碳源，气态碳源以扩散、对流等方式进入预制体中，在一定温度下发生分节与聚 合反应，从而在碳纤维表面沉积热解碳。随着沉积时间延长，碳纤维上的热解碳厚 度持续增加，使得纤维间的空隙越来越小，最终热解碳相互重叠形成连续的碳基体。 最初的 CVD 工艺为等温 CVD，其制备周期长达几百甚至上千小时，并且易出现表 面结壳的现象，使得制备成本高，生产率低。

碳陶材料可通过碳基复合胚体以液相硅浸渍制备。目前碳陶复合材料（C/C-SiC）的 制备方法主要有熔融硅液相浸渍法、化学气相渗透法、聚合物先驱体热解法等。其 中，熔融硅液相浸渍法是将硅经过高温熔融后渗入多孔的碳碳复合胚体中，然后与 多孔体中的反应性碳基体发生原位反应生成陶瓷基体（SiC），熔融硅液相浸渍法制 备碳陶的工艺是碳碳材料制备的延展，在制得碳碳复合胚体后放入熔融硅中加压浸 渍，进一步酸洗、精加工得到碳陶复合材料；化学气相渗透法的基本工艺过程是： 将预制体置于气相渗透炉中，气态先驱体通过扩散或由压力产生的定向流动输送至 预制体周围后向其内部扩散，在纤维表面发生化学反应并原位沉积；先驱体热解法 是在一定温度下，以预制体为骨架，采用真空、加压等方式使有机先驱体转化为无 机陶瓷，最终经过多轮重复实现致密化。

多次纯气相沉积效率较高，气液混合致密方法仍在使用中。目前国内头部厂商在碳 碳材料的致密工艺路线选择有两种，一种是单一多次的化学气象沉积，一种是混合 使用气相沉积与液相浸渍方法。金博股份领先研发出快速化学气相沉积方法，将缩 短沉积周期缩短至 1/2，减少碳碳材料制备环节，降低成本。天宜上佳和西安超码选 择了先气相沉积形成碳碳复合胚体，后进行液相浸渍致密的工艺路线，该工艺路线 相比于纯化学气象沉积多出了“浸渍-碳化-石墨化”的工艺。

快速化学气象沉积更具成本潜力，是未来研发重要方向。快速化学气相沉积方法在 解决了致密周期长的问题后，相较于气液混合工艺路线有如下优势：（1）成本控制 优势：从碳纤维预制体到碳碳复合材料的工艺流程少了“浸渍-碳化-石墨化”环节， 对应地减少了三个环节所需设备投入及折旧费用，在制造费用上形成了成本优势。 （2）热场纯度优势：纯化学气象沉积制备碳碳复合材料过程中并不涉及液相碳源， 因此杂质提纯更干净，相比混合了气体液体纤维三种杂质的液相浸渍，热场纯度更 高。年报披露，天宜上佳正在研发快速化学气相沉积方法，目前处于生产工艺及配 套工装研发阶段，研发目标是将沉积时间缩短 20-40%，公司制造费用有望进一步 缩减。

不同热场部件具有差异化性能要求，碳碳复合材料制备方式存在细节不同。碳碳复合材料板材负责导流筒定位与承载，需要较好的耐热性以及平整度；坩埚用于装料， 需要耐腐蚀性好、抗折强度较高；导流筒负责引导气流，形成温度梯度，保温筒构 建热场空间，保温隔热，因此关注导热性能。具体部件对碳碳材料的性能要求不同， 因此在制备工艺上存在细节差异。

2.2.市场空间：2022全球光伏新增装机预计超200GW，硅片产能加速扩张

2021 年全国新增光伏并网容量 54.88GW 居全球首位，2022 年预计超 85GW。根据 中国光伏行业协会（CPIA）的统计，我国 2021 年新增并网装机容量 54.88GW，同 比上升 13.9%，累积并网装机容量达到 308GW，新增和累积装机容量均全球第一。 根据 CPIA 的预测，2022 年全年全球光伏新增装机有望达到 205-250GW，国内新增 光伏装机预计达到 85-100GW。由此可以看出，2022 年全国光伏发电市场增速仍在 加剧，累积装机容量将持续稳步上升，随着硅料价格的下跌，2023 年全球光伏有望 维持高增长，光伏设备行业空间广阔。

光伏设备下游硅片产量持续扩张。CPIA 统计的数据显示，2021 年全国硅片产量约 为 227GW，同比增长 40.6%，排名前五的厂商产量占总产量的 84%，随着硅片厂商 的新增产能建设、已有产能技术改造提升的持续进行，预计 2022 年全国硅片产量将 超过 293GW，同比增长将超过 29.03%。光伏热场设备直接对应单晶硅拉制和多晶 硅铸锭，晶硅产量是硅片生产的基础，基于硅片产量的快速扩张，热场部件的需求 也在快速扩大。

硅片头部厂商加速扩产，2022 达产硅片产能预计达到 681.4GW。根据各硅片厂商 年报、定增报告等公告披露的在建硅片项目建设情况，我预测 2022 年硅片环节产 能将达到 681.4GW，相较于 2021 年增加 230.8GW。其中硅片产能预计增量排名前 五的公司扩产情况为：隆基股份预计新增 70GW、中环股份预计新增 52GW、晶科 能源预计新增 22.5GW、高测股份预计增加 16GW、环太集团预计新增 15GW、高 景太阳能预计新增 15GW。随着光伏行业需求迅速释放，头部公司加速进行单晶硅 片产能扩建，根据公开信息，2021 年以来规划建设中的硅片项目达到 514 GW，为 热场部件需求增长提供了较大的空间。

2.3.热场供给&竞争格局：行业内厂商扩产，技术密集且客户壁垒较高，降本为盈利根本

碳碳热场头部厂商扩产，2022 预计总产能超过 2950 吨。目前供给碳碳热场的国内上市公司有金博股份、中天火箭以及天宜上佳。金博股份 2019 年具有碳基复合材料 产能 202.05 吨，2020 年产能达到 481.61 吨，在 IPO 和可转债项目全部建成达产后， 2021 金博股份年先进碳基复材年产能可达 1550 吨。中天火箭目前拥有每年 200 吨 民用碳碳制品的生产能力。天宜上佳是碳碳热场领域的新进入者，2021 年生产碳碳 板材、光伏热场部件共 232.62 吨，目前拥有 19 台气相沉积炉，2000 吨级碳碳复合 材料制品产线和预制体一期产线在江油产业园落地，目前，达到投产状态。2022 年 将陆续释放 1200 吨碳基复材产能，随着公司大尺寸设备的应用，后续还将拥有弹性 产能。

头部厂商进行产能扩建情况如下：金博股份 2021 年建设高纯大尺寸先进碳基复合 材料产能扩建项目，扩产金额 18.03 亿元；热场复合材料产能建设项目 600 吨：在 建金额 1.79 亿元，计划投资 7.01 亿元。中天火箭军民两用高温特种材料生产线建 设项目及大尺寸热场材料生产线产能提升建设项目（一期）于 2022 年 9 月基本投 产，投资金额 1.10 亿元。天宜上佳拟建设“碳碳材料制品预制体自动化智能编织产 线建设项目”，在建金额 0.34 亿元，总投资额为 4.03 亿元，达产后碳碳材料制品预 制体年产能 5.5 万件，该项目目前已经募资完成。

碳基复合材料研发门槛高，天宜上佳具有创新优势。碳基复合材料属于技术行业， 产品生产工艺相对复杂，技术难度较高，尤其是在热场系统、大直径、复杂形状部 件的结构功能一体化设计与高性能、低成本的碳基复材产品制造整体技术具有较高 的技术门槛。公司需要拥有解决大尺寸、异形碳基复合材料产品的快速增密技术难 题的先进技术。

目前随着硅片向高纯度、大尺寸的方向发展，碳基复材向高纯度、大尺寸方向发展也成为必然趋势。在技术研发方面，金博股份的单一碳源气体快速化学沉积技术处于行业领先地位；中天火箭采用以丙烯为碳源、氮气为稀释气体的等温化学气相沉积工艺结合树低压浸渍炭化工艺；天宜上佳依据碳碳复合材料应用仿真分析、优化设计等前沿技术在预制体编织、气相沉积、反应熔体渗透等方面取得重大突破并得以产业化应用，并且配备了更大规格沉积设备以顺应未来硅片大尺寸、高纯度的行业发展趋势，同时对碳碳复合材料制品产线进行自动化及装备升级，旨在提高产品纯化能力、生产效率及产品的稳定性、一致性。

天宜上佳技术攻坚，设备水平行业领先。目前公司已拥有 19 台行业内最大尺寸的 气相沉积炉，规格为 3.65m 4.2m，后续仍可能进一步引入 6 台更大尺寸 5m 5m 的设备，与上游供应商实现设备定制化，致力于解决产品一致性问题。天宜上佳的 针刺设备技术进一步突破，目前效率高于行业平均水平。此外，天宜上佳对标中天 火箭，布局浸渍工艺作为技术备选，为碳基复材生产提供保障。

下游客户认证存在壁垒，天宜上佳产品验证顺利进行。热场下游的硅片厂商对供应 商的选择具有较为严格的认证程序，验证周期长，时间成本较高，因此已经签订长 期合作协议的厂商通常不会轻易更换供应商，市场新进入的热场企业具有较高的客 户认证壁垒。目前，热场行业龙头厂商金博股份与中环股份、晶科能源、晶澳科技、 上机数控、京运通以及晶盛机电等光伏用晶硅制造商建立了长期合作协议，具有先 发优势。中天火箭在民用领域的碳碳复合材料产品也被隆基股份、中环股份等厂商 所广泛采用。

天宜上佳充分把握大尺寸设备优势，积极与硅片行业知名生产商建立合作。目前已 经覆盖隆基股份、中环股份、晶科能源、晶澳科技、高景太阳能、美科系列、双良 节能以及上机数控等 9 家企业，其中已有 3 家企业对天宜上佳的碳碳热场产品通过 了产品验证，其余厂商产品验证顺利进行。 热场产能迅速扩张，低成本打造竞争优势。在碳碳热场大幅扩产的环境下，控制热 场生产成本有利于企业在争夺市场占有率的同时保持盈利水平。2021 年金博股份毛 利率 57.28%，中天火箭毛利率 28.95%，天宜上佳毛利率达到 61.91%。自天宜上佳 切入热场业务以来，毛利率始终领先于其他头部厂商，可以看出天宜上佳作为碳碳 热场领域的新进入者，在传统闸片业务稳定盈利的同时，在热场业务领域也具备了 一定的成本优势，即便在价格战中仍具有保持高盈利水平的能力。

热场产品性能差异较小，技术创新是主要降本手段。不同企业生产的碳碳热场产品 性能相近，例如金博股份与中天火箭的坩埚产品抗折强度（MPa）均 150、导流筒 的灰分（ppm）均 200。产品性能差异较小的情况下，控制成本即竞争的第一要素。 从热场系列产品的成本构造上来看，主要成本来自于直接材料、直接人工以及制造 费用。其中，制造费用主要包括反应辅材、电力、折旧等，折旧占制造费用的比例 最大。企业技术研发能力的提升能够提高设备产出效率、降低生产能耗，进而降延 缓折旧。因此技术研发是企业降本提效、打造竞争优势的关键手段。

天宜上佳具有五大成本控制优势。（1）进行了产线自动化、装备升级，降低人工成 本，目前已经完成自动化方案设计；（2）实现了预制体自制，提升材料利用率，降 低材料成本；（3）江油产业园的电费、天然气价格及供给较为优惠，对碳碳热场制 品单位成本也具有较强的竞争优势；（4）大尺寸设备技术有所突破，缩短了沉积时 间，降低能耗成本；（5）在公司 2000 吨规划产能达量后，将形成规模优势，成本和 价格下行匹配，公司将维持较高的利润率水平。

2.4.海外对标：西格里主营等静压石墨，增长空间受限

德国西格里集团（SGL）成立于 1992 年，总市值 5.94 亿欧元，是全球领先的碳素 石墨材料以及相关产品的制造商之一，拥有从碳石墨产品到碳纤维及碳碳复合材料 在内的完整生产线，其产品在钢铁、炼铝、汽车制造、化工、电子半导体、光伏和 LED 产业、锂离子电池等行业具有广泛应用。在风能、航天航空、国防工业等领域 的碳素石墨材料及其相关产品的应用也呈上升趋势。西格里集团在欧洲、北美和亚 洲拥有 32 个生产基地，市场及服务网络覆盖 100 多个国家。得益于汽车市场需求增长，SGL 销售收入和毛利率提升。2021 年西格里集团的销 售收入达到 10.07 亿欧元，折合人民币月 76.9 亿元，较 2020 年增长了 9.5%，其中 2021 上半年碳纤维贡献收入 3.37 亿欧元，主要系汽车市场需求增长。

特种石墨与碳纤维构成主营业务，等静压石墨增长空间受限。从营收构成上来看， 西格里主要收入来自于石墨特碳纤维，其中石墨占营收比例约 53.98%，2021 年特 种石墨贡献 4.43 亿欧元收入，在能源领域销售收入为 0.96 亿欧元，相较 2020 年仅 增长约 0.03 亿欧元，可见等静压石墨在光伏领域市场空间增长有限。从生产工艺上来看，等静压石墨坩埚生产环节较多，产品生产周期较长，且需要氯 气或氟利昂纯化。同时，从高性能热场材料的发展趋势看，由于等静压石墨坩埚单 一的性能特点，强度不足以保证产品安全，结构和性能不可调，已经不能适应热场 系统向安全、高效、大型化发展的趋势，将逐步被先进碳基复合材料替代。

3.碳陶材料摩擦系数稳定，在刹车制动领域性能更优

国内碳陶制动起步较晚，低成本、规模化为未来趋势。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，并取得了较大进展；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。目前，经过科研创新与 技术积累，国内少数企业已经具备了制备碳/陶复合材料的相关技术和工艺，低成本、 规模化的制备工艺成为目前碳/陶复合材料的研究重点和发展趋势。

碳陶使用量增加，主要用于刹车片和热防护系统。碳陶（C/SiC）刹车材料是近年来 发展的一种新型刹车材料，具有密度低、耐高温、摩擦性能高且稳定等优点，在高 速列车、飞机等高能刹车领域具有广泛的应用前景。相较于粉末冶金材料，碳陶复 合材料摩擦系数是其 3 倍左右，密度仅为其 1/4，磨损率仅为其 1%，且高温下性能 不会衰减，因此在刹车制动领域，探讨复合材料具有更优越的性能。

碳/陶复合材料作为热防护材料也有着广泛的应用。碳/陶复合材料能满足 1,650 高 温使用，可用于航天飞机的热防护系统，冲压发动机、航天器推进室等部件和产品。 在光伏领域，相比于现有纯碳基的热场部件，碳/陶复合材料具有更好的抗硅蒸汽腐 蚀能力，在碳/碳复合材料表面形成涂层，能有效防护 SiO、Si 等对碳纤维的侵蚀， 大幅提高产品的使用寿命。

碳陶复合材料应用前景广阔，但仍需技术攻坚。碳陶(C/SiC)刹车材料已成为轻量化、 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，除了在飞机、高速列车、地铁、汽车、工程机械等高速、高能载、苛刻环境 制动系统上有广泛的应用前景外，还可应用于航空航天、汽车、冶金和建筑工业等 多个领域。以汽车制动领域为例，2000 年以来，碳陶开始用于生产跑车的制动盘。 碳陶复合材料不仅能有效的解决传统的钢铁材质制动盘会在车辆高速或长时间行 驶过程中出现的热衰退现象，还可以减轻制动盘 60%以上的重量，极大的提高了汽 车制动盘操作性能以及制动反应速度。但碳陶制动盘生产周期长，生产成本高，是限定了碳陶制动盘大规模推广的主要原 因。因此，实现碳陶制动盘短周期、低成本制备，是该领域的一个技术门槛。

3.1.刹车盘材料结构功能一体化，纤维预制体结构是关键要素

刹车盘是结构和功能一体化材料，纤维预制体结构对材料的热物理性能、摩擦磨损 性能和力学性能有很大影响。目前，刹车材料的纤维预制体有 2D 碳布叠层、短纤 维模压和三维针刺等 3 种典型结构。2D 碳布叠层 C/SiC 刹车材料。Krenkel 等人最初制备 C/SiC 复合材料时所使用纤 维预制体为 2D 碳布叠层。碳布是以 PAN 基预氧丝或 C 纤维正交相交编织而成 的一种纤维布，后经碳化处理称为碳布，为 X，Y 平面走向。2D 碳布叠层结构预 制体即为多层碳布重叠而成。试验结果表明，该 2D 碳布叠层结构的 C/SiC 刹车 材料摩擦系数高且磨损率低，但由于其垂直于摩擦面方向的导热系数太低，导致摩 擦性能不稳定。

短纤维模压 C/SiC 刹车材料。短纤维模压 C/SiC 刹车材料的制备工艺流程，主要 包括以下 3 个步骤：(1) 采用短纤维模压成型的方法制备 C 纤维增强树脂基复合 材料（CFRP）。该方法能实现近净尺寸成型，避免原材料的浪费。(2) CFRP 的高温 碳化。在高温碳化处理过程中，树脂基体经过高温分解转化为碳，从而使 CFRP 转 变为孔隙结构的 C/C 复合材料。碳化过程伴随着明显的质量变化和尺寸收缩。碳化 温度对 C/C 复合材料的结构及 C/SiC 复合材料的性能有显著影响。随碳化温度的 提高，材料内部 C/C 亚结构单元间距增大，导致后续 RMI 过程中材料内部 Si 和 SiC 含量增加，C/SiC 复合材料的导热系数随之增大。(3) 多孔 C/C 复合材料的硅 化。硅化处理通常在真空中进行，温度高于 Si 的熔点（1420 C）。熔融 Si 在毛 细管力的作用下渗入多孔 C/C 内部，与 C 反应生成 SiC，从而得到 C/SiC 复合 材料。

三维针刺 C/SiC 刹车材料。与短纤维模压 C/SiC 刹车材料相比，三维针刺 C/SiC 刹车材料制备过程在纤维预制体和多孔 C/C 的制备上存在差异。(1) 三维针刺纤 维预制体的制备：首先将 C 纤维制成短纤维胎网和无纬布，然后将单层 0 无纬布、 胎网、90 无纬布、胎网依次循环叠加，然后利用棱边上带下倒钩刺的针对无纬布和 网胎进行针刺。当针刺入时，倒钩刺将网胎纤维带向垂直方向，使无纬布和网胎成 为一体。根据需要的厚度，经反复叠层、针刺、叠层、针刺，得到三维针刺碳纤 维预制体。由于层与层之间存在纤维连接，因此这种结构具有较好的 剪切强度。

(2)多孔 C/C 复合材料的制备：多孔 C/C 复合材料有两种制备方法。一 是采用化学气相渗透法，用碳氢化合物为原料进行致密化处理，得到所需 C/C 复合 材料；二是用产碳率高的树脂等有机物对预制体浸渗，浸渗后碳化得到多孔 C/C 复 合材料。

3.2.碳陶制动刹车盘配适高端车型，海外厂商布局领先

目前只有高端车型才具备选装碳陶刹车盘的条件，并且选装售价较贵。目前市场上 碳陶制动盘出厂价为 1-1.2 万元，而碳碳和碳陶在技术工艺上类似，碳陶仅新增了 陶瓷化过程，预计二者成本结构接近，碳纤维成本占 40%。海外厂商领先布局碳陶制动领域，碳陶制动盘的放量已接近临界点。生产碳陶制动 盘的海外厂商主要是布雷博，国内主要有金博、天宜上佳、 西安航空制动科技有限 公司、道普安、深圳勒迈等。

国外厂商方面，布雷博集团自 2002 年开始生产用于汽车的碳纤维陶瓷制动盘，最先 用于法拉利 Enzo 车型；2009 年，与西格里共同创办了布雷博西格里碳纤维陶瓷制 动件公司，研发碳纤维陶瓷制动系统，生产和销售碳纤维陶瓷制动盘，专门面向汽 车和商用车的原始设备市场。国内厂商方面，西安航空制动科技有限公司的碳陶制 动盘研究起步较早，在 2013 年研究碳陶刹车产业化相关技术，主要用于飞机、高速 列车、赛车等；金博股份聚焦碳陶复合刹车材料的应用推广上；上市公司中天宜上 佳也在大力投入碳陶制动盘的产业化，现已与部分车企签订合作协议。

天宜上佳碳陶工艺取得突破性进展，大批量产业化蓄势待发。在碳陶复合材料业务 方面，目前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；实现碳陶制动盘性能正向设计开发，同时在碳陶 制动盘加工技术上也取得重大突破，有效缩短了加工周期，在未来产业化过程中有 望进一步降低生产成本；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。

截至 2021 年底，公司与北汽福田汽车股份有限公司签订战略合作协 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，有助于天宜上佳未来在商用车及特种车辆领域打开 高性能汽车碳陶制动产品销售市场。为把握碳陶制动盘/衬片在新能源汽车、商用车 及特种车辆产业化应用市场先机，充分发挥公司在制动材料领域的技术优势和品牌 影响力，公司已在江油产业园启动碳陶制动盘的产业化建设项目。

4.传统业务绝对龙头，保持稳定盈利能力，与新业务协同成长

4.1.粉末冶金闸片推动国产替代，CRCC认证优势明显

国产替代推动者，轨道交通装备业务先发优势明显。公司的传统业务是的高铁动车 组用粉末冶金闸片，主要包括事高铁动车组用粉末冶金闸片及机车、城轨车辆闸片、 闸瓦系列产品的研发、生产和销售。其中，公司自主研发的粉末冶金闸片主要应用 于速度在 160km/h-350km/h 的高铁动车组制动系统，其具有良好的耐磨性、导热性 和摩擦性能，并且对制动盘有较好的保护作用。公司自主研发的应用在高寒地区的 产品，能够有效解决冰雪恶劣气候导致的制动盘异常磨损的问题，2013 年首次在哈 大线（高寒地区）实现进口替代。此外，公司自主研发的合成闸片、闸瓦产品主要 应用于速度在 200km/h 以下的铁路机车、城市轨道（含地铁）以及 200-250km/h 的 动车组。

公司 2013 年首次获得 CRCC 认证，具有明显的先发优势。天宜上佳共拥有 6 张 CRCC 核发的正式《铁路产品认证证书》，产品覆盖国内时速 300-350 公里、200- 250 公里的 18 个动车组车型，是唯一获得时速 350 公里“复兴号”中国标准动车 组两个车型（CR400AF 和 CR400BF）CRCC 正式认证证书的厂商，是持有 CRCC 核发的动车组闸片认证证书覆盖车型最多的国产厂商，相较行业内其他生产企业， 公司具有较强的先发优势，拥有强大的客户资源。

规模化生产和优秀的管理团队，毛利率远超可比公司。天宜上佳主要产品现在已经 实现大批量、规模化的生产，规模化的生产优势带来原材料采购成本及制造加工成 本的下降，具有较强的成本控制能力和产品交付能力。此外，天宜上佳凭借摩擦材 料领域的技术优势，拥有有一批行业经验丰富、技术实力强的高级管理人才和技术 人才，保障了公司在技术、管理、市场运作上的领先地位。公司毛利率远超通同业 务可比上市公司，传统业务保持稳定水平，因此我们认为天宜上佳闸片业务将保持 稳健的盈利能力。

4.2.拓树脂基碳纤维业务，切入军工领域展现协同效应

树脂基碳纤维复合材料配方升级，开拓商业航天领域业务。天宜上佳的树脂基碳纤 维复合材料制品业务目前正在开拓阶段，由天仁道和为主体展开，2021 年该业务实 现营收 1795.23 万元，占营业收入的 2.67%。在技术方面，公司根据不同应用场景碳 纤维预浸料性能及功能需求，开展多轮配方升级和工艺优化，通过了各项测试及产 品验证，上架多个产品及对应数据库，提高了材料选型效率，降低产品开发成本； 已建成千万级仿真平台，具备结构强度、振动噪声、环境应力、工艺过程等有限元 分析技术，在缩短开发周期的同时大幅提高了产品结构可靠性以及工艺稳定性。在 产品上，天仁道和完成无人机零部件、飞行器结构件、驱散系统结构件、空间探测 器结构件等产品研制，大部分产品已交付样品。其中，定向声波驱散系统轻量化以及飞行器结构件等产品已实现销售。

在业务开拓方面，天仁道和与北京凌空天行科技有限责任公司签署了战略合作，正 式进入商业航天领域，对公司具有深远的战略意义。 传统闸片业务与航空大型结构件精密制造业务协同发展。公司收购瑞和科技后切入 军用航空领域，实现业务突破，瑞和科技与天宜上佳的业务协同效应显现。瑞合科 技具有从事军用飞机和民用客机高精度零部件加工制造和生产以及复合材料模具 的设计和制造的多年经验，将助力天宜上佳现有产品体系的发展扩大，促进公司军 品民品业务协同发展。

4.3.“一四四一”战略目标明确，跨越式发展全面升级

4.3.1.新材料多方位布局，进入光伏热场政策利好

制动材料出身，碳纤维、碳碳以及碳陶多方向同步布局。天宜上佳早在 2016 年就明 确了“一四四一”发展战略，即“一个集团公司、四大材料领域、四大运营中心、 一个现代交通材料产学研用联盟平台”，努力成为全球领先的制动闸片制造商。远期， 公司将加大新型复合材料领域的研发力度和产品开发力度，全面拓展高铁、地铁、 民航、高端汽车等应用领域，努力打造成为全球领先的现代交通材料制品制造商。 “双碳”政策驱动，公司正式切入光伏热场领域。天宜上佳 2016 年起开始了碳碳、 碳陶产品的研发工作，切入点是汽车与飞机高性能制动盘；2019 年公司在北京房山 高端装备制造基地打造了生产示范线，经过多年技术打磨与积累，公司对于碳基复 材并不陌生。

4.3.2.复合材料应用领域不断拓宽，实现跨越式发展

深耕轻量化复合材料领域，开发高性能碳纤维复合材料零部件。公司与第一复合材 料有限公司（First Composites GmbH，以下简称 IC 公司）、第一复合材料技术有限 公司（First Composites Technologies GmbH，以下简称 ICT 公司）在轻量化复合材料 方向展开合作，IC 公司与 ICT 公司拥有纤维复合材料制备方面核心技术：树脂传递 模塑（Resin Transfer Moulding）成型工艺。公司通过投资 IC 公司与 ICT 公司，有 机整合了高性能能纤维复合材料的开发、设计和生产经验与能力，实现在轻量化复 合材料领域的拓展，丰富公司产品线。

碳碳复合材料领域：正在与光伏硅片厂商送样中试，完成后将进入硅片厂商供应商 体系。公司依据碳碳复合材料应用仿真分析、优化设计等前沿技术，在预制体编织、 气相沉积、反应熔体渗透等方面取得重大突破并得已经展开产业化应用。公司所配 备的更大规格沉积设备能够适应硅片大尺寸、高纯度的行业发展趋势。同时公司对 碳碳复合材料制品产线进行自动化及装备升级，届时产品纯化能力、生产效率及产 品的稳定性、一致性将大幅提升，人工成本及能耗将进一步降低。目前公司已经与 多家光伏硅片厂商展开送样工作且进入中试阶段，产品中试完成后，公司将进入光 伏硅片厂商供应商体系。

碳陶复合材料领域：碳陶制动产品进军新能源汽车及特种车辆市场。目前公司已具 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也取得进步，有效缩短了加工周期。与国外 顶尖竞品 1:1 台架对比测试结果显示，公司产品性能与竞品相当。天宜上佳正在进 军新能源汽车以及特种车辆制动产品市场，目前已经启动江油产业园碳陶制动盘的 产业化建设项目，并与北汽福田汽车股份有限公司签订战略合作协议，共同设计开 发轻量化、高性能、低成本的商用车及特种车辆核心零部件，有利于公司把握碳陶 制动盘/衬片在新能源汽车、商用车及特种车辆产业化应用市场先机。

树脂基碳纤维复合材料领域：无人机零部件、飞行器结构件、驱散系统结构件、空 间探测器结构件等产品大部分交付样品，并拓展商业航天领域业务。树脂基碳纤维 复合材料制品板块产品主要包括：纤维复合材料设计开发及产品制造（无人机结构 零部件、航空航天飞行器结构件、复合材料弹箭舱体、驱散系统支架、船舶复合材 料轻壳体部件）以及减振接管产品。该业务主要客户为航天科技集团、航天科工集 团、中航工业、兵器工业下属单位及航空、航天领域其他企业。

公司目前已建成千万级仿真平台，具备结构强度、振动噪声、环境应力、工艺过程 等有限元分析技术，在缩短开发周期的同时大幅提高了产品结构可靠性以及工艺稳 定性。无人机零部件、飞行器结构件、驱散系统结构件、空间探测器结构件以及航 天领域某复材结构件产品完成研制，大部分已交付批量样品，此外，定向声波驱散 系统轻量化以及飞行器结构件等产品已实现销售。天宜上佳于 2021 年与北京凌空 天行科技有限责任公司签署了战略合作，正式进入商业航天领域，进一步拓宽新材 料应用领域。

航空大型结构件精密制造领域：切入民用、军用航空领域，新品开发顺利进行。公 司于 2021 年完成对瑞和科技的收购，正式进入军用航空领域，产品包括：机身框 类、大梁、翼梁、翼肋、桁条等主要零部件，主要应用领域为航空飞行器机身、机 翼、尾翼等。航空大型结构件产品主要客户为中航工业旗下主机厂、中电科旗下科 研院所等企事业单位。目前已完成中航工业旗下两大主机厂、中电科旗下两家研究 所的供应商准入工作，同时多项新型号产品/样品的设计开发工作正在顺利进行；瑞 合科技与中航工业下属多家主机厂、凌云集团等客户完成订单合同的签署及产品交 付。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】「链接」