碳化硅纖維增韌碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀及其在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

（中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司，北京 101300）

連續(xù)碳化硅纖維具有高強(qiáng)度、高模量，高溫下抗氧化、抗蠕變性能好，與陶瓷基體相容性良好等性能特點(diǎn)，是制備高性能陶瓷基復(fù)合材料的重要增強(qiáng)體[1-2]。連續(xù)碳化硅纖維增韌碳化硅陶瓷基復(fù)合材料（SiC/SiC CMC）是目前國(guó)際公認(rèn)的最有潛力的發(fā)動(dòng)機(jī)熱結(jié)構(gòu)材料之一，保留了碳化硅纖維高強(qiáng)高模、耐高溫、抗蠕變、耐腐蝕、材料熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了碳化硅陶瓷斷裂韌性低和抗沖擊性能差的缺陷[3]。隨著航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的不斷提高，對(duì)熱端部件的耐溫要求也越來(lái)越高，熱端部件的工作溫度已超出現(xiàn)有的傳統(tǒng)高溫合金材料耐高溫、耐腐蝕和抗氧化的極限。SiC/SiC CMC密度低，僅為高溫合金的1/3～1/4；在不使用空氣冷卻和環(huán)境障涂層的情況下，工作溫度可達(dá)1200℃以上，潛在使用溫度可達(dá)1600℃。高溫合金的比強(qiáng)度和比模量在高于1050℃時(shí)急劇下降，而SiC/SiC CMC比強(qiáng)度和比模量隨溫度升高而增加，在高于1050℃的使用環(huán)境中，與高溫合金相比優(yōu)勢(shì)顯著。因而，SiC/SiC CMC是用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室/加力燃燒室、渦輪、尾噴管等熱端部件的理想材料，其研究和發(fā)展對(duì)提高我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能具有重要意義。

SiC/SiC CMC的發(fā)展現(xiàn)狀

1 碳化硅纖維的發(fā)展現(xiàn)狀

SiC/SiC CMC通常由碳化硅纖維、碳化硅陶瓷基體、基體與纖維之間的界面相和環(huán)境障涂層組成。碳化硅纖維在SiC/SiC CMC中起到主要的增強(qiáng)增韌作用。隨著世界上對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件耐溫要求的不斷提高，耐溫能力1200℃以上的碳化硅纖維作為SiC/SiC CMC最關(guān)鍵的原材料，已成為各國(guó)研究重點(diǎn)。……