航空發動機熱結構部件的RMI工藝研究進展

郭廣達，成來飛，葉昉

西北工業大學，陜西 西安 710072

隨著我國航空事業的不斷發展，發動機推重比不斷提高，相應的渦輪前溫度和燃燒室溫度也越來越高，高的涵道比、總壓比和復雜應力環境對航空發動機熱結構部件的性能提出了更高要求[1-2]。對于高溫腐蝕性環境（燃氣、空氣）以及復雜應力條件下工作的薄壁、簡單形狀部件，要求材料輕質、耐高溫并且具有高的致密化程度和強韌性。高致密材料一般具有高的基體開裂應力，同時表面氧化生成的致密氧化層能夠有效阻止氧氣向材料內部擴散，滿足材料長時服役要求[3-7]。目前，國外已經將高致密SiC/SiC 復合材料應用于航空發動機燃燒室內襯、密封片、調節片等熱結構部件，我國關于SiC/SiC 復合材料的研究起步較晚，高致密SiC/SiC復合材料的制備工藝尚不成熟，亟須發展制備高致密SiC/SiC的工藝方法，為其在航空發動機熱結構部件的應用奠定基礎[4,8]。

SiC/SiC 復合材料的制備方法包括化學氣相滲透(CVI)、先驅體浸漬裂解(PIP)和反應熔體浸滲(RMI)。CVI和PIP 工藝制備的復合材料存在較大的開氣孔率(10%～15%)，高溫腐蝕性環境下易失效。RMI 工藝具有周期短、復合材料致密度高、易制備大尺寸復雜形狀構件等優點，是快速制備高致密SiC/SiC的首選方法。

1 RMI工藝及其機理介紹

反應熔體滲透是指采用熔融金屬或合金在真空環境下浸滲含碳(C)多孔復合材料，依靠C與熔融金屬或合金反應引起的體積膨脹來填充多孔復合材料孔隙，最終獲得致密材料的工藝。用于制備航空發動機用SiC/SiC 熱結構部件的RMI 工藝主要涉及碳硅反應，包含溶解-析出機理和擴散機理兩種，如圖1 所示。……