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航空发动机用连续SiCf/SiC复合材料制备工艺及应用前景

2017-05-14杨金华

航空制造技术 2017年16期
关键词:复合材料发动机工艺

刘 虎 ,杨金华 ,焦 健

(1.中国航发北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室,北京 100095;2.中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室,北京 100095)

陶瓷基复合材料(CMC)是指在陶瓷基体中引入增强材料,形成以引入的增强材料为分散相,以陶瓷基体为连续相的复合材料,其中分散相可以为连续纤维、颗粒或者晶须。陶瓷基复合材料体系非常宽泛,连续纤维增强陶瓷基复合材料的增强和增韧效果最为优异。现阶段研究较多的是纤维增强碳化硅基复合材料,根据纤维种类不同,又分为碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC)复合材料和碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)复合材料。

与其他材料相比,SiCf/SiC复合材料有以下突出特点:(1)耐高温,该类材料的耐温能力主要由SiC纤维的耐温能力决定,在无冷却结构的条件下,第二代和第三代SiC纤维为增强体的复合材料的长时(千小时级)使用温度可分别达到1200℃和 1350℃ ;(2)密度低,仅为2.0~3.0g/cm3,为高温合金的 1/3~1/4;(3)抗氧化,配合环境障涂层使用,能够在高温,甚至是燃气冲刷环境保持较高的稳定性,使用寿命可达到上万小时。因具有以上优异的特性,该类材料已部分取代高温合金应用于航空发动机、燃气轮机等高温结构部件上[1-4]。

SiCf/SiC复合材料常见制备工艺

SiCf/SiC复合材料的制备工艺主要有3种:化学气相渗透(CVI)工艺、前驱体浸渍/裂解(PIP)工艺及熔渗(MI)工艺。3种工艺的区别主要在于碳化硅基体的致密化方式不同,因此,制备工艺可直接影响复合材料中碳化硅基体的微观结构及组成,进而影响与基体相关的各项材料性能[5]。……

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