高溫陶瓷纖維/高溫陶瓷基復合材料研究進展

耿廣仁 周明星 周長靈 王開宇 周媛媛 李魁 程之強 劉福田

摘 要：耐高溫陶瓷纖維增強高溫陶瓷被認為是改善高溫陶瓷材料斷裂韌性低（脆性大）、高溫強度低、抗熱震性能差等突出問題的有效途徑。利用高溫陶瓷纖維復合高溫陶瓷所獲得的復合材料在極端環境中能夠保持穩定的物理和化學性質，是高超聲速飛行器和大氣層再入飛行器鼻錐及前緣等部件最有前途的候選熱防護材料。本文主要對近年來高溫陶瓷纖維、高溫陶瓷基體及其復合材料的材料體系、制備工藝、性能特點及應用前景等研究成果進行了歸納、總結，分析了高溫陶瓷復合材料的優缺點，提出了存在的主要問題，并探討了今后的主要研究目標和重點發展方向。

關鍵詞：高溫陶瓷纖維;高溫陶瓷基體;復合材料;熱防護材料

1 前 言

隨著科學技術的高速發展，材料的使用環境日益嚴苛，例如隨著高性能航空渦輪發動機的發展，渦輪的進口溫度不斷提高，熱端部件溫度可達到1600℃以上，工作溫度已遠遠超過高溫合金的工作極限[1]。高溫陶瓷材料（HTCs）具有熔點高、密度低、耐腐蝕、抗氧化和抗燒蝕等優異性能，在眾多材料中得以脫穎而出，受到行業學者的廣泛關注。高溫陶瓷通常是指熔點超過2000℃，并在高溫極端環境中物理和化學性質保持穩定的一類特殊的陶瓷材料，通常包括過渡金屬的難熔硼化物、碳化物、氮化物及其復合材料，如硼化鋯（ZrB2）、硼化鉿（HfB2）、碳化鉭（TaC）、碳化鉿（HfC）、碳化鋯（ZrC）、氮化鉿（HfN）、碳化硅（SiC）等[2]。……