陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。
陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。
这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。
而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。
纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。
其最高使用温度主要取决于基体特征。
陶瓷基复合材料已实用化或即将实用化的领域有刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。
法国已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制造高速列车的制动件，显示出优异的摩擦磨损特性，取得满意的使用效果。
工制备艺浆体浸渍-热压法适用于长纤维。
首先把纤维编织成所需形状，然后用陶瓷泥浆浸渍，干燥后进行烧结。
优点是加热温度较晶体陶瓷低，层板的堆垛次序可任意排列，纤维分布均匀，气孔率低，获得的强度较高。
缺点则是不能制造大尺寸的制品，所得制品的致密度较低，此外零件的形状不宜太复杂，基体材料必须是低熔点或低软化点陶瓷。
晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料的加工与制备晶须与颗粒的尺寸均很小，只是几何形状上有些区别，用它们进行增韧的陶瓷基复合材料的制造工艺是基本相同的。
基本上是采用粉末冶金方法。
制备工艺比长纤维复合材料简便很多。
所用设备也不复杂设备。
过程简单。
混合均匀，热压烧结即可制得高性能的复合材料制造工艺也可大致分为配料-成型-烧结-精加工等步骤。
直接氧化沉积法方法：将纤维预制体置于熔融金属上面，添加有镁、硅添加剂的熔融金属铝，在氧化气氛中，不断地浸渍预制体，在浸渍过程中，熔融金属或其蒸汽与气相氧化剂反应生成氧化物。
随着时间的延长，边浸渍边氧化，最终可制得纤维增强CMC。
优点：纤维几乎无损伤、纤维分布均匀、CMC性能优异，工艺简单、效率高成本低先驱体热解法方法：将单独合成的先驱体，通过加温调节其粘度，在高压-真空联合作用下使其浸入并充满多向纤维编织坯件的空隙，在高温下使先驱体热解。
陶瓷基复合材料（CMC）
陶瓷基复合材料（CMC）第四节陶瓷基复合材料（CMC）1.1概述⼯程中陶瓷以特种陶瓷应⽤为主，特种陶瓷由于具有优良的综合机械性能、耐磨性好、硬度⾼以及耐腐蚀件好等特点，已⼴泛⽤于制做剪⼑、⽹球拍及⼯业上的切削⼑具、耐磨件、发动机部件、热交换器、轴承等。
陶瓷最⼤的缺点是脆性⼤、抗热震性能差。
与⾦属基和聚合物基复合材料有有所不同的，是制备陶瓷基复合材料的主要⽬的之⼀就是提⾼陶瓷的韧性。
特别是纤维增强陶瓷复合材料在断裂前吸收了⼤量的断裂能量，使韧性得以⼤幅度提⾼。
表6—1列出了由颗粒、纤维及晶须增强陶瓷复合材料的断裂韧性和临界裂纹尺⼨⼤⼩的⽐较。
很明显连续纤维的增韧效果最佳，其次为品须、相变增韧和颗粒增韧。
⽆论是纤维、晶须还是颗粒增韧均使断裂韧性较整体陶瓷的有较⼤提⾼，⽽且也使临界裂纹尺⼨增⼤。
陶瓷基复合材料的基体为陶瓷，这是⼀种包括范围很⼴的材料，属于⽆机化合物纳构远⽐⾦属与合⾦复杂得多。
使⽤最多的是碳化硅、氮化硅、氧化铝等，它们普遍具有耐⾼温、耐腐蚀、⾼强度、重量轻和价格低等优点。
陶瓷材料中的化学键往注是介于离⼦键与共价键之间的混合键。
陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为增韧体。
从⼏何尺⼨上可分为纤维(长、短纤维)、晶须和颗粒三类。
碳纤维是⽤来制造陶瓷基复合材料最常⽤的纤维之⼀。
碳纤维主要⽤在把强度、刚度、重量和抗化学性作为设计参数的构件，在1500霓的温度下，碳纤维仍能保持其性能不变，但对碳纤维必须进⾏有效的保护以防⽌它在空⽓中或氧化性⽓氛中被腐蚀，只有这样才能充分发挥它的优良性能。
其它常⽤纤维是玻璃纤维和硼纤维。
陶瓷材料中另⼀种增强体为晶须。
晶须为具有⼀定长径⽐(直径o 3。
1ym，长30—lMy”)的⼩单晶体。
从结构上看，晶须的特点是没有微裂纹、位偌、孔洞和表⾯损伤等⼀类缺陷，⽽这些缺陷正是⼤块晶体中⼤量存在且促使强度下降的主要原因。
在某些情况下，晶须的拉伸强度可达o．1Z(Z为杨⽒模量)，这已⾮常接近⼗理论上的理想拉伸强度o．2Z。
陶瓷基复合材料
3、莫来石陶瓷（3Al2O3· 2SiO2, mullite）
莫来石一般是由人工合成的。工业上多用天然高铝矾土、粘土或工 业氧化铝等为原料，常用烧结或电熔法合成莫来石熔块，然后破碎成各 种粒度的莫来石粉料。一般合成温度高于1700℃。
实验室一般用化学法（如Sol-gel法）合成高纯、超细的莫来石粉体。
晶须
（陶瓷）
纤维
（连续、短纤维） （陶瓷、高熔点金属）
1650
结构复合式
（叠层、梯度） （按设计要求选择材料）
水泥
硅酸盐化合物、铝酸盐化合物等
叠层式（叠层、梯度）
（按设计要求选择材料）
二、原材料及其特性
陶瓷基复合材料是由基体材料和增强体材料组成。
基体材料有氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、水泥、玻璃等。 增强体材料主要以不同形态来区分，有颗粒状、纤维状、 晶须、晶板等。
表面强化增韧
陶瓷材料的断裂往往是从表面拉应力超过断裂 应力开始的。由于ZrO2陶瓷烧结体表面存在基 体的约束较少，t-ZrO2容易转变为m-ZrO2，而 内部t-ZrO2由于受基体各方向的压力保持亚稳 定状态。因此表面的m-ZrO2比内部的多，而转 变产生的体积膨胀使材料表面产生残余的压应 力，可以抵消一部分外加的拉应力，从而造成 表面强化增韧。
莫来石质陶瓷通常是在1550~1600℃下常压烧结而成，纯莫来石陶 瓷通常要在1750℃左右才能烧结。
加入适量的稳定剂后，t相可以部分或全部以亚稳定状态存在于室 温，分别称为部分稳定氧化锆（PSZ）或四方相氧化锆多晶体（TZP）。
利用t-ZrO2m-ZrO2的马氏体相变，可以用来增韧陶瓷材料，即 氧化锆增韧陶瓷材料（ZTC）。 ZrO2陶瓷的特点是呈弱酸性或惰性，导热系数小（在100~1000℃ 范围内，导热系数=1.7~2.0W/(mK)，其推荐使用温度为2000~2200℃， 主要用于耐火坩埚、炉子和反应堆的绝热材料、金属表面的热障涂层等。
陶瓷基复合材料介绍
陶瓷基复合材料介绍一、材料定义与特性陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites，简称CMC）是一种以陶瓷为基体，复合增强体材料的高性能复合材料。
它具有高强度、高硬度、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车、能源、化工等领域。
二、基体与增强体材料陶瓷基体的主要类型包括氧化铝、氮化硅、碳化硅、氮化硼等，它们具有高熔点、高硬度、耐腐蚀等特性。
增强体材料主要包括纤维、晶须、颗粒等，它们可以显著提高陶瓷基体的强度和韧性。
三、制备工艺与技术陶瓷基复合材料的制备工艺主要包括：热压烧结法、液相浸渍法、化学气相沉积法、粉末冶金法等。
其中，热压烧结法和液相浸渍法是最常用的制备工艺。
四、增强纤维与基体的界面增强纤维与基体的界面是影响陶瓷基复合材料性能的关键因素之一。
为了提高材料的性能，需要优化纤维与基体的界面特性，包括润湿性、粘结性、化学稳定性等。
五、材料的应用领域陶瓷基复合材料具有广泛的应用领域，主要包括：航空航天领域的发动机部件、机载设备；能源领域的燃气轮机叶片、核反应堆部件；汽车领域的刹车片、发动机部件；化工领域的耐腐蚀设备、管道等。
六、发展现状与趋势随着科技的不断进步，陶瓷基复合材料的研究和应用不断深入。
目前，国内外研究者正在致力于开发低成本、高性能的陶瓷基复合材料，并探索其在更多领域的应用。
同时，研究者还在研究如何更好地控制材料的微观结构和性能，以提高材料的综合性能。
七、挑战与机遇尽管陶瓷基复合材料具有许多优异的性能，但它们的制备工艺复杂、成本高，且存在易脆性等挑战。
然而，随着科技的不断进步和新材料的发展，陶瓷基复合材料的成本逐渐降低，应用领域也在不断扩大。
同时，随着环保意识的提高和能源需求的增加，陶瓷基复合材料在能源和环保领域的应用前景广阔。
因此，陶瓷基复合材料在未来仍具有巨大的发展潜力。
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料引言。
陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和其他增强材料组成的复合材料。
它具有优异的耐磨、耐腐蚀、高强度和高温稳定性等特点，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造、化工等领域。
本文将介绍陶瓷基复合材料的组成、性能和应用，并对其未来发展进行展望。
一、陶瓷基复合材料的组成。
陶瓷基复合材料通常由陶瓷基体和增强材料组成。
陶瓷基体可以是氧化铝、碳化硅、氮化硅等陶瓷材料，而增强材料则可以是碳纤维、玻璃纤维、陶瓷颗粒等。
这些材料通过复合加工技术，如热压、注射成型等，将陶瓷基体与增强材料紧密结合，形成具有优异性能的复合材料。
二、陶瓷基复合材料的性能。
1. 耐磨性，陶瓷基复合材料具有优异的耐磨性，可以在高速、高负荷条件下保持较长的使用寿命，因此被广泛应用于机械设备的零部件制造。
2. 耐腐蚀性，由于陶瓷基复合材料具有优异的化学稳定性，可以在酸、碱等腐蚀性介质中长期稳定运行，因此在化工领域得到广泛应用。
3. 高强度，陶瓷基复合材料在高温、高压条件下依然保持优异的强度和刚性，因此被广泛应用于航空航天领域。
4. 高温稳定性，陶瓷基复合材料在高温条件下依然保持稳定的性能，因此被广泛应用于发动机、燃气轮机等高温设备的制造。
三、陶瓷基复合材料的应用。
1. 航空航天领域，陶瓷基复合材料被广泛应用于航空发动机、航天器外壳等高温、高压零部件的制造。
2. 汽车制造领域，陶瓷基复合材料被应用于汽车刹车片、离合器片等零部件的制造，以提高其耐磨性和耐高温性能。
3. 化工领域，陶瓷基复合材料被应用于化工设备的制造，以提高其耐腐蚀性和耐高温性能。
四、陶瓷基复合材料的发展展望。
随着科学技术的不断进步，陶瓷基复合材料将会在性能和应用范围上得到进一步提升。
未来，我们可以期待陶瓷基复合材料在新能源领域、生物医药领域等新兴领域的广泛应用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
结论。
陶瓷基复合材料具有优异的耐磨、耐腐蚀、高强度和高温稳定性等特点，因此在航空航天、汽车制造、化工等领域得到广泛应用。
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和增强相组成的新型材料。
陶瓷基复合材料具有优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能，因此在航空航天、汽车制造、机械制造等领域有着广泛的应用。
本文将从材料特性、制备工艺、应用领域等方面对陶瓷基复合材料进行介绍。
首先，陶瓷基复合材料的材料特性是其具有的重要特点之一。
陶瓷基复合材料具有高温强度高、热震稳定性好、耐磨损、耐腐蚀等优异性能。
这些特性使得陶瓷基复合材料在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下能够发挥出色的性能，因此在航空航天领域得到了广泛的应用。
其次，陶瓷基复合材料的制备工艺是影响其性能的重要因素之一。
陶瓷基复合材料的制备工艺包括原料的选择、配比、成型、烧结等多个环节。
其中，原料的选择和配比直接影响着复合材料的成分和性能，而成型和烧结工艺则决定了复合材料的内部结构和组织。
因此，制备工艺的优化对于提高陶瓷基复合材料的性能具有重要意义。
最后，陶瓷基复合材料在航空航天、汽车制造、机械制造等领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，陶瓷基复合材料被用于制造发动机涡轮叶片、导向器、复合材料轴承等部件，以提高其耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能。
在汽车制造领域，陶瓷基复合材料被用于制造发动机零部件、刹车盘、离合器等，以提高汽车的性能和安全性。
在机械制造领域，陶瓷基复合材料被用于制造轴承、密封件、刀具等，以提高机械设备的使用寿命和性能。
总之，陶瓷基复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步，陶瓷基复合材料将在更多领域得到应用，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
陶瓷基复合材料
图10-4 液态浸渍法制备 陶瓷基复合材料示意图
5、直接氧化法（图10-5）
按部件形状制备增强体预制 体，将隔板放在其表面上以 阻止基体材料的生长。 熔化的金属在氧气的作用下 发生直接氧化反应形成所需 的反应产物。 由于在氧化产物中的空隙管 道的液吸作用 ，熔化金属 会连续不断地供给到生长前 沿。 Al + 空气 → Al2O3 Al + 氮气 → AlN
2）FCVI法
在纤维预制件内施加一个温 度梯度，同时还施加一个反 向的气体压力梯度，迫使反 应气体强行通过预制件。 在低温区，由于温度低而不 发生反应，当反应气体到达 温度较高的区域后发生分解 并沉积，在纤维上和纤维之 间形成基体材料。 在此过程中，沉积界面不断 由预制件的顶部高温区向低 温区推移。由于温度梯度和 压力梯度的存在，避免了沉 积物将空隙过早的封闭，提 高了沉积速率（图10-9）。
图10-5 直接氧化法制备 陶瓷基复合材料示意图
6、溶胶 – 凝胶（Sol – Gel）法（图10- 6）
溶胶（Sol）是由于化学反应沉积而产生的微小颗粒（直径<100nm）的 悬浮液；凝胶（Gel ）是水分减少的溶胶，即比溶胶粘度大的胶体。 Sol – Gel法 是指金属有机或无机化合物经溶液、溶胶、凝胶等过程 而固化，再经热处理生成氧化物或其它化合物固体的方法。该方法可控 制材料的微观结构，使均匀性达到微米、纳米甚至分子量级水平。 Sol – Gel法制备SiO2陶瓷原理如下： Si(OR)4 + 4H2O → Si(OH)4+ 4ROH Si(OH)4 → SiO2 + 2H2O 使用这种方法，可将各种增强剂加入 基体溶胶中搅拌均匀，当基体溶胶形成凝 胶后，这些增强组元稳定、均匀分布在基 体中，经过干燥或一定温度热处理，然后 压制烧结形成相应的复合材料。
陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和其他添加剂组成的复合材料。
其综合性能优异，因此在航空航天、电子器件、能源领域等多个领域得到广泛应用。
本文将介绍陶瓷基复合材料的制备方法、性能及应用，并对其未来发展进行展望。
一、制备方法陶瓷基复合材料的制备方法多种多样，主要包括烧结法、溶胶-凝胶法、机械合金化法等。
首先，烧结法是最常用的制备陶瓷基复合材料的方法之一。
该方法将陶瓷粉末与其他添加剂混合，并通过高温下的烧结过程将其烧结成坚固的材料。
这种方法制备的复合材料具有较高的结晶度和致密性。
其次，溶胶-凝胶法是一种制备陶瓷基复合材料的新方法。
该方法通过将金属盐、有机物等混合，形成胶体溶胶，然后通过热处理使其成为凝胶，并进一步高温热处理得到致密材料。
这种方法制备的复合材料具有较高的纯度和均匀性。
最后，机械合金化法是一种通过粉末冶金技术制备陶瓷基复合材料的方法。
该方法将陶瓷颗粒与添加剂一起经过球磨、混合等机械处理，使其均匀分散，并通过热处理得到复合材料。
这种方法制备的复合材料具有较高的强度和断裂韧性。
二、性能陶瓷基复合材料具有一系列优异的性能，主要包括高温稳定性、硬度高、抗腐蚀性好等。
首先，陶瓷基复合材料具有较好的高温稳定性。
由于陶瓷基复合材料的陶瓷基体具有较高的熔点和热稳定性，因此能够在高温环境下保持较好的性能，不易发生烧结变形等问题。
其次，陶瓷基复合材料具有较高的硬度。
陶瓷基体的硬度往往比金属基体或聚合物基体要高，因此陶瓷基复合材料在硬度方面具有优势。
这使得该材料在需要高硬度的应用中表现出色，如切割工具、磨料等领域。
再次，陶瓷基复合材料具有良好的抗腐蚀性。
由于陶瓷基体的本身特性，该材料在酸碱等腐蚀性环境中有很好的稳定性，不易受到腐蚀侵蚀。
这使得陶瓷基复合材料在化工、生物医药等领域得到广泛应用。
三、应用陶瓷基复合材料在很多领域都有广泛的应用。
下面将介绍几个典型的应用领域。
首先，陶瓷基复合材料在航空航天领域具有重要应用。
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国外陶瓷基复合材料发展计划
企业科研发展计划
GE公司
美国发动机巨头通用电气航空每年投资近10亿美元，用于研发先 进的技术和材料。通用电气公司研究陶瓷基复合材料已经超过20 年。通用电气航空曾承担过政府资助的陶瓷基复合材料燃烧室火 焰筒和低压涡轮叶片的发动机验证机项目。陶瓷基复合材料在通 用电气公司得到了重点研发，并成为当前通用电气公司一系列私 人和政府资助的发动机验证机项目的关键使能技术。陶瓷基复合 材料部件是通用电气公司eCore项目的关键，也是该公司为窄体客 机、支线飞机和公务机研制的下一代喷气发动机的基础。 罗罗公司也把陶瓷基复合材料作为下一代发动机争夺的重点技术
陶瓷基复合材料的现状和水平
技术发展现状
阶段
三代SiC纤维的比较
牌号
阶段 Nicalon 200 牌号
制造商
制造商
AMPT/℃
AMPT/℃
元素组成/wt% 56Si+32C+12O
56Si+32C+12O 54Si+32C+12O+2Ti 62.5Si+37C+0.5O 元素组成/wt% 密度 /(g/cm3) 2.55 2.48 2.74
陶瓷基复合材料的现状和水平
型号应用情况
Passport发动机叶片、排气混合器、中心体和核心整流罩。美国通用电气公司 为庞巴迪全球7000和8000飞机研制的Passport发动机将是第一个使用Ox/Ox陶瓷 基复合材料的非军用发动机和第一个以超加工为特点的通用电气商业航空发动 机。Passport高压压缩机的叶片和叶盘以超加工表面为特点，使得叶片比传统 叶片光滑四倍。陶瓷基复合材料和独特的叶片表面，这将提高发动机的性能， 降低油耗和增加耐用性。Passport发动机将产生16500磅的推力，提供：比同类 型发动机低8%的燃油消耗率；保证满足CAEP/6排放和4阶噪声规定；和世界级 的可靠性和支持。 GE9X发动机的旋转组件。通用电气陶瓷基复合材料用于波音777X宽体客机的 GE9X发动机的旋转组件。其关键特征包括直径3.35米的复合材料风扇机匣和 16片复合材料叶片、下一代压比为27的高压压气机、更高效率和更低排放的第 三代双环预混旋流燃烧室、燃烧室和涡轮应用的陶瓷基复合材料。通用电气估 计GE9X发动机采用陶瓷基复合材料涡轮转子叶片将降低总重约455公斤，相当 于GE90-115发动机干质量的6%。GE9X发动机的推力级别达到10万磅，燃油效 率较目前的GE90-115B将提高10%。
陶瓷基复合材料的现状和水平
技术发展现状
Ox/Ox
氧化物CMCs使用温度极限为1100℃，抗氧化性能优异， 可以在高温环境下长期使用。 商用的氧化物纤维主要有美国3M 公司的 Nextel系列纤维 和 Dupont 公司的 FP 和 PRD-166 系列纤维，日本 Sumitomo 公 司 的 Altex 系 列 、 Mitsui 公 司 的 Almax 系 列 、 DenkaNivity公司的Nivity系列和Nitivy公司的Nitivy ALF系列纤 维，以及英国ICI公司的Saffil系列纤维等 氧化物 CMCs 的基体主要有： α-Al2O3 、 Mullite( 莫来石 ) 、 Cordierite( 堇青石 ) 、 YAG( 钇铝石榴石 ) 、 ZrO2 、 LAS( 锂 铝硅)和BAS(钡铝硅)玻璃等
11 11 5000 11 10000 11 >10000 7.5 —— 10
—— —— 13000
3.05 1.85 3.05
10 12-14 12
注：上述数据来源不同，仅用作宏观对比。
陶瓷基复合材料的现状和水平
型号应用情况
2013年1月，美国宇航局密西西比州的斯坦 尼斯航天中心将波音研制的喷嘴，安装在 罗罗Trent 1000发动机钻机后端，用于加速 测试，73小时的测试成功完成标识着该项 目的一个里程碑。
罗罗公司
陶瓷基复合材料的现状和水平
技术发展现状
典型的陶瓷基复合材料
性能 纤维含量（vol.-%） 空隙率（vol.-%） 密度（g/cm3） 拉伸强度（MPa） 弯曲强度（MPa） 断裂伸长率（%） 杨氏模量（GPa） 断裂韧性（MPa.m1/2） 热导率（W/m.K） 热膨胀系数（ppm/K） 最高服役温度（℃） Ox/Ox 30-50 10-40 2.1-2.8 70-280 80-630 0.12-0.4 50-210 58-69 1-4 2-7.5 1000-1100 C/SiC 10-70 1-20 1.8-2.8 80-700 80-700 0.5-1.1 30-150 25-30 10-130 0-7 1350-2100 SiC/SiC 40-60 10-15 2.3-2.9 150-360 280-550 0.1-0.7 70-270 25-32 6-20 2.8-5.2 1100-1600
陶瓷基复合材料的现状和水平
型号应用情况
罗罗公司下一代UltraFan（左）和Advance（右）设计
罗罗公司于2014年2月公布其下一代的发动机的设计细节， 并可以十年内准备好。罗罗表示希望在成功的Trent系列基础 上建立两个新一代的发动机设计。第一个设计“Advance”和第 二个设计“UltraFan”，其中关键技术包括先进的陶瓷基复合材 料——在高温涡轮中更有效地运作的耐热组件。目前该技术 已属于开发的后期阶段。
Ox/Ox
氧化物/氧化物CMCs 应用实例
该材料体系在航空发动机燃烧室内外衬、直升机用轻质排 风管和空间飞行器鼻锥等热端部件的应用实例
陶瓷基复合材料的现状和水平
技术发展现状
碳化硅基复合材料
碳化硅基体有更高的耐热冲击能力，可以承受高于1316°C的温 度。 C/SiC的使用最高温度可达2000℃，SiC/SiC的最高使用温度为 1600℃。 C/SiC抗氧化性能较SiC/SiC差，在高温下只能短时间使用。在高 于400℃的氧化性气氛中，C纤维就会被氧化，导致材料性能降低， 甚至失效，从而限制了C/SiC的更广泛应用。 相对于C纤维，SiC纤维具有更好的抗氧化能力，且与SiC陶瓷基 体有极好的相容性，SiC/SiC是耐高温能力和高热导性的极佳结 合体。航空发动机热端部件最终获得应用的应该是SiC/SiC。因 此提高SiC纤维的使用温度是保证SiC/SiC用于1650℃以上的关键。
陶瓷基复合材料的现等对莫来石纤维增 强莫来石(Muf/Mullite )CMCs进行了系统的 研究，已能制备和加工异形复杂构件(如图 1(a)所示)，制备的燃烧室隔热瓦已通过模 拟试验(如图1(b)所示)。
陶瓷基复合材料的现状和水平
技术发展现状
日本碳公 1200 1200 Nicalon 日本碳公 司 200 司 第一代 第一代 Tyranno 1200 日本宇部 Tyranno 1200 日本宇部 兴产 Hi-Nicalon 1300 日本碳公 兴产 司 1300 Tyranno 日本宇部 Hi-Nicalon 1300 日本碳公 Lox-E 第二代 兴产 1300 Tyranno 司 ZM Tyranno ZE 日本宇部 13001300 Lox-E 第二代 Tyranno >1700 第三代 Tyranno 日本宇部 SA1 兴产 Tyranno ZM 1300 兴产 >1700 Tyranno Tyranno ZE 1300 SA3 Sylramic >1700 美国道康 >1700 第三代 Tyranno SA1 日本宇部 宁 >1700 Sylramic Tyranno SA3 >1700 兴产 iBN Siboramic >1500 德国拜耳 Sylramic 美国道康 >1700 >1500 Hi-Nicalon 日本碳公 宁 Type-S 司 Sylramic iBN >1700 Siboramic 德国拜耳 >1500 Hi-Nicalon Type-S
直径/μm 估价/（美 密度 /(g/cm3) 元/kg） 直径/μm 估价/（美元 /kg） 2.55 14 2000
14 2000 1250 8000 ——
54Si+32C+12O+2Ti
55Si+37.5C+5.5O+2Ti 2.39 62.5Si+37C+0.5O 57Si+34.5C+7.5O+1Zr 2.48
陶瓷基复合材料
2014年9月12日 胡燕萍 工程师
目录
国外陶瓷基复合材料发展计划
国家层面发展计划 企业发展计划 技术现状 型号应用情况 技术难点 发展趋势
陶瓷基复合材料发展现状和水平
陶瓷基复合材料的技术难点及下一步发展趋势
国外陶瓷基复合材料发展计划
政府发展计划
美国海军和空军为满足六代机的需求，在2007年就启动了相 关配套发动机的研制的“自适应多用途发动机技术”（ ADVENT）项目，目的是开发新型陶瓷基复合材料提高涡轮 前温度； 后续为核心机涡轮叶片开发启动的“自适应发动机技术开发 ”（AETD）项目将陶瓷基复合材料列为三大关键技术之一 下阶段，美国预计继续启动下一代（NextGen）项目推进第 六代战斗机F-X配套发动机的技术成熟。 美国NASA制定的先进高温热机材料计划（HITEMP） DOE/NASA的先进涡轮技术应用计划（ATTAP） 美国国家宇航计划（NASP） 日本的月光计划 其研制目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650℃或更 高，从而提高发动机涡轮进口温度，达到节能、减重、提高推 重比和延长寿命的目的，满足军事和民用的需要。
2.48
12 11 2.74 11 11 2.39 11 2.48 7.5 2.55 10 3.02 10 3.10 12-14 3.05 12