新型碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展.doc新型碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展ProgressinResearchWorkofNewCMC一SiC[摘要]新型碳化硅陶瓷基复合材料具有密度低、高强度、高韧性和耐高温等综合性能己得到世界各国格外的重视,本文主要介绍了新型碳化硅陶瓷基复合材料的研究和发展现状,阐述了CVT-CMC-SIC制造技术在我国的研究进展,开展了CVI-CMC-SiC的性能与微结构特性的研究和CVI过程控制及其对性能影响的研究,研制了多种CMC-SiC和其构件。材料性能和整体研究与应用水平已跻身于国际先进行列。关键词:CVI制造技术CMC-SiC微结构应用研究碳化硅陶瓷因具有高强度、高硬度、抗腐蚀、耐高温和低密度而被大范围的使用在高温和某些苛刻的环境屮,尤其在航空航天飞行器[1]需要承受极高温度的特殊部位具有很大的潜力。但是,陶瓷不具备像金属那样的塑性变形力,在断裂过程屮除了产牛新的断裂表而吸收表而能以外,基本上没有其它吸收能量的机制,这就严重限制了其作为结构材料的应用。碳纤维具有比强度高、比模量大、高温力学性能和热性能好等优点,在惰性气氛屮2000C吋仍能保持强度基本不下降。用碳纤维增强碳化硅复合材料,材料在断裂的过程屮通过纤维拔出、纤维桥联、裂纹偏转等增韧机制来消耗能量,使材料表现为非脆性断裂。CMC-SiC复合材料综合了碳纤维优异的高温性能和碳化硅基体高抗氧化性能,受到了世界各国的高度关注,并大范围的应用在航空、航天、光学系统、交通工具等领域。CMC-SiC具有高比强、高比模、耐高温、抗烧蚀、抗氧化和低密度等特点,其密度为2〜,仅是高温合金和觇合金的1/3〜1/4,鸭合金的1/9〜l/10oCMC-SiC最重要的包含碳纤维增韧碳化硅(C/SiC)和碳化硅纤维增韧[2]碳化硅(SiC/SiC)两种,由于碳纤维价格实惠公道且容易获得,因而C/SiC成为SiC陶瓷基复合材料研究、考核与应用的首选。CMC-SiC的应用可覆盖瞬时寿命(数十秒〜数百秒)、有限寿命(数十分钟〜数十小时)和长寿命(数百小时〜上千小时)3类服役环境的需求。用于瞬时寿命的固体火箭发动机,C/SiC的使用温度可达2800〜3000C;用于有限寿命的液体火箭发动机,C/SiC的使用温度可达2000〜2200C;用于长寿命航空发动机,C/SiC的使用温度为1650C,SiC/SiC为1450C,提高SiC纤维的使用温度是保证SiC/SiC用于1650C的关键。由于C/SiC抗氧化性能较SiC/SiC差,国内外一致认为,航空发动机热端部件最终获得应用的应该是SiC/因此CMC-S1C被认为是继碳一碳复合材料(C/C)[3]之后发展的乂一新型战略性材料,可大幅度提高现有武器装备和发展未来先进武器装备性能,发达国家都在竞相发展。此外,CMC-SiC在核能、高速刹车、燃气轮机热端部件、高温气体过滤和热交换器等方面还有广泛应用潜力。1、 我国CVI-CMC-SiC制造技术的研究进展CMC-SiC的制造方法有反应烧结(RB),热压烧结(HP),前驱体浸渍热解(PTP),反应性熔体渗透(RMI)以及CVI,CVT-PTP,CVT-RMT和PIP-HP等。CVI是FI前唯一已商业化的制造方法,其适应能力强,原理上适用于所有无机非金属材料,可制造多维编织体复合材料的界面层、基体和表面涂层。CVI必须使气相反应物渗透到纤维预