纖維增強SiC陶瓷基復合材料加工技術(shù)研究進展

袁 芳 徐 亮 趙國龍 王新永 陳旭輝 裴天河 魏金花 李晴凇 李軍平 馮志海 王金明

（1 航天材料及工藝研究所，先進功能復合材料技術(shù)重點實驗室，北京 100076）

（2 南京航空航天大學，機電學院，南京 210016）

0 引言

纖維增強SiC 陶瓷基復合材料（Fiber Reinforced SiC Matrix Composites，F(xiàn)RCMC-SiC）是一類以連續(xù)纖維為增強體骨架、以SiC 陶瓷為基體經(jīng)過不同工藝方法復合而成的復合材料，按照纖維種類不同可分為C纖維增強SiC基復合材料（Cf/SiC）和SiC纖維增強SiC基復合材料（SiCf/SiC）兩種。FRCMC-SiC 復合材料綜合了連續(xù)纖維優(yōu)良的力學性能和SiC 陶瓷良好的物理化學性能，具有密度低、強度高、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)良性能，在航空、航天、能源、交通等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景，被認為是繼C/C復合材料之后發(fā)展的又一新型戰(zhàn)略性材料［1-3］。

FRCMC-SiC 復合材料的研究和發(fā)展已超過半個多世紀，國外從20世紀70年代后期開始一直致力于該類材料的設(shè)計、工藝、考核及應用研究。法國Snecma 公司生產(chǎn)的調(diào)節(jié)片、密封片在700 ℃工作100 h，減重50%，疲勞壽命優(yōu)于高溫合金，已在航空發(fā)動機實現(xiàn)裝機使用，在超燃沖壓發(fā)動機燃燒室、進氣道前緣、主動冷卻面板等方面也開展了大量研究工作［4-5］。作為高超聲速飛行器大面積防熱系統(tǒng)，Cf/SiC復合材料在X-37B、X-38、IXV 等飛行器頭錐、鼻錐帽、迎風面蓋板、控制舵等部分得到應用，替代原有金屬防熱系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重和耐溫等級提升，為飛行器設(shè)計和實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)與保障。其中，X-37B已成功完成5 次飛行試驗，累積在軌時間達到2 865 d，表明Cf/SiC 復合材料在重復使用天地往返飛行器領(lǐng)域具有較好的應用潛力［6-7］；……