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陶瓷基复合材料
浏览: 发布日期:2017-12-19
  陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料,构成多相复合材料。陶瓷具有耐高温、抗氧化、耐磨耗、耐腐蚀等优点,但韧性差,难加工。陶瓷基复合材料是一种超高温复合材料,工作温度高达1 650℃,在非冷却条件下,能够在高于1 200℃环境工作并具有高的强度保持率。陶瓷基复合材料具有重量轻、模量高、抗拉强度高、吸振性好、耐温性好、成本低及不易疲劳破坏等特点,密度仅为镍基合金的1/4~1/3,而且随着温度的升高,强度不会降低,甚至比室温时还高。 在陶瓷中加入纤维,能大幅度提高强度、改善脆性,并提高使用温度。连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为,对裂纹不敏感,克服了一般陶瓷材料脆性大、可靠性差等致命弱点。目前应用最为广泛的陶瓷基复合材料主要有碳纤维增韧碳化硅(Cf/SiC)和碳化硅纤维增韧碳化硅(SiCf/SiC)2种,Cf/SiC的使用温度为1 650℃[1-2],SiCf/SiC为1 450℃,这2种材料具有高温强度大、重量轻、耐腐蚀和耐磨损性好等优异性能,且其高温能力将改善发动机性能、推重比和耗油率,可用于长寿命航空发动机的制造。 陶瓷基复合材料增强涡轮盘的结构设计利用了陶瓷基复合材料密度小的特点,可以起到对涡轮盘减重作用。SiC型密度为2.0~2.5g/cm3,仅是高温合金和铌合金的1/4~1/3、钨合金的1/10~1/9。 陶瓷基复合材料在发动机热端部件上应用的关键技术有:具有高温稳定性的先进碳化硅纤维、新的纤维涂层、生产高密度复合材料的制造工艺和防止性能退化的环境涂层。