楼主 发表于：2021-11-17 09:33:15

航空方面，作为飞机“心脏”的航空发动机，其使用工况十分复杂，且对使用寿命的要求极髗�与飞机比较，关键热端部项材料的使用温度更高，通常达到1000℃以三�与航天比较，材料的使用寿命需更长，一般要求达�?000h以上。因此，航空发动机的材料体系，需要能够同时满足高温、长寿命的使用要求，是非常有限的。然而逐渐发展成熟的碳化硅陶瓷基复合材�?CMC-SiC)正在成为一种理想的候选材料、�/p>

CMC-SiC复合材料在国外航空发动机中的应用

CMC-SiC指碳化硅纤维增强碳化�?SiC/SiC)咋�a href="//www.znpla.com/bbs/zc/168.html" target="_blank" style="text-decoration-line: none; outline: 0px; color: rgb(0, 0, 255);">碳纤绳�/a>增强碳化�?C/SiC) 。CMC-SiC是一种轻质、耐高温、冷却少甚至无需冷却的新型复合材料，是目前国际公认的最具发展潜力的发动机热端部项材料之一，即保留了纤维耐高温、高强、高模、耐腐蚀、抗蠕变、材料热膨胀系数小等优点，同时又克服了陶瓷材料抗冲击性能差、断裂韧性低的缺陷、�/p>

目前，C/SiC和SiC/SiC材料己然引起美国、日本、德国、法国等航空发达国家的普遍关注，历经二十多年目前仍在继续研究。在制备工艺方面，主要的制备工艺有热压烧结法(HPS),反应烧结�?BB)、浆料浸�?热解�?SIFIP)、反应熔体渗透法(RMD、先驱体浸渍热解�?PIP)和化学气相渗透法(CVI)以及PIP-HP法、CVI-RMI法和CVI-PIP法等。美国以CVI, PIP技术为主，制备水平较高;日本拥有世界领先的连续碳化硅纤维制备技术，制备碳化硅复相陶瓷以PIP法为主，SiC/SiC的研究制备水平较髗�德国以RMI和PIP技术为主，RMI技术世界领兇�法国的CVI技术处于世界领先地佌�我国以CVI, PIP, RMI技术为主，材料性能己达到国际领先水平、�/p>

在应用方面，经研究及考核结果表明，CMC-SiC可使中温中等载荷静止�?内锥体、密封片/调节片等)减重50%以上，并显著提高其使用寿命，总的来说，目前，中温中等载荷静止�?内锥体、密封片/调节片等)己完成全寿命验证并进入实际应用和批量生产阶段;高温中等载荷静止�?导向叶片、涡轮外环、火焰稳定器、火焰筒�?正进行全寿命验证，有望进入实际应用阶殴�而高温高载荷转动�?涡轮叶片、转子等)尚处于探索研究阶段，使用寿命与应用要求相距甚进�而我国在应用方面的研究尚处于起步阶段，与发达国家差距较大、�/p>

在航天方面，随着科技的发展，高超声速飞行器飞行速度己经达到5马赫数以上，飞行器表面温度会超过1000℃，传统的热防护材料己经不能满足需求，超高温材料成为新的研究热点。碳化物超高温陶瓷具有熔点高及抗热震稳定性好等良好的化学与力学稳定性，能够适应超高音速长时飞行、大气层再入、跨大气层飞行与火箭推进系统等极端环境，可以被应用于机翼前缘、鼻锥、发动机热端等各种关键部项。作为应用在航天飞行器上的重要材料，碳化物超高温陶瓷材料得到各国的高度关注、�/p>

高超音速飞行器

目前常见的碳化物超高温陶瓷主要有碳化�?ZrC),碳化�?TaC)和碳化铪(HfC)，以及以其为基体的陶瓷基复合材料或复相材料。这三种物质的熔�?000℃以上，具有优良的热化学稳定性、物理性能，包括高弹性模量、高硬度、低饱和蒸汽压、适中的热膨胀率和良好抗热震性能等，能在高温下保持很高的强度。并且，以其作为高温抗氧化烧蚀涂层技术在航空航天领域的应用也受到各个国家的普遍关注，它是一种外部涂层保护方法，保护原理是将制备各类涂层使材料与氧化烧蚀环境隔离开，阻止碳和氧发生反应。如，SUN W等人在C/C复合材料表面采用化学气相沉积法沉积ZrC陶瓷涂层，能够有效阻止氧向C/C集体进一步扩散、�/p>

4米口径高精度碳化硅非球面反射镛�/strong>

此外，由于CMC-SiC无法长期�?700℃以上的氧化环境中使用，因此可采用ZrC，TaC等超高温陶瓷材料对其进行涂层改性或基体改性，以发展更加耐高温、长寿命以及结构功能一体化的新型超高温材料。如今我国己然拥有CMC-SiC超高温改性技术基础。而SiC陶瓷材料是目前主要的航天反射镜材料，广泛应用于航空、航天的扫描镜、反射镜、光学系统等。我国己开发出4米大口径碳化硅反射镜，但应用最广泛的仍�?.5米大口径碳化硅反射镜、�/p>

参考资料：《航空航天用碳化物先进陶瓷材料专利分析研究《�/p>