陶瓷基復合材料及其環(huán)境障涂層發(fā)展現(xiàn)狀研究*

江 舟，倪建洋，張小鋒，何 兵，王 超，董 琳，鄧春明，鄧暢光，劉 敏

（1.廣東工業(yè)大學材料與能源工程學院，廣州 510640；2.廣東省新材料研究所現(xiàn)代材料表面工程技術國家工程實驗室，廣州 510650；3.廣東省現(xiàn)代表面工程技術重點實驗室，廣州 510650）

陶瓷基復合材料（Ceramic Matrix Composites，CMC）作為未來航空航天發(fā)展的核心技術，將成為航空發(fā)動機制造的需求材料。目前推重比10 一級的航空發(fā)動機渦輪進口溫度達到1500 ℃，推重比12～15的發(fā)動機渦輪進口平均溫度超 過1800℃，推重比15～20以上的發(fā)動機渦輪進口溫度最高可達2227～2470℃，而耐熱性能最好的鎳基高溫合金工作溫度約1100℃，并已發(fā)展到接近其使用溫度的極限[1]。區(qū)別于現(xiàn)有的高溫合金材料體系，CMC的工作溫度高達1650℃，不僅能減輕發(fā)動機質量、減少油耗、提高渦輪前溫度，而且能夠承受極端高溫環(huán)境下的應力要求，延長服役壽命，是一種非常理想的發(fā)動機熱端部件材料[2]。當前CMC主要應用于發(fā)動機非轉子組件的熱端部件，如噴管、低壓渦輪靜子葉片、噴管調(diào)節(jié)片等，未來主要的應用目標為高壓壓氣機、高壓渦輪葉片、導向葉片等。經(jīng)過40年的發(fā)展，CMC在國外已成功應用于多款型號發(fā)動機并實現(xiàn)工程化生產(chǎn)，國內(nèi)目前具備構件研制和小批量生產(chǎn)能力，但相比較國外仍有明顯的差距。高性能陶瓷纖維的量產(chǎn)局限著CMC的量產(chǎn)，阻礙著CMC的應用；CMC制備技術尚不成熟，只有美國、法國等少數(shù)幾個國家掌握連續(xù)纖維增韌碳化硅陶瓷基復合材料產(chǎn)業(yè)化技術。

CMC綜合性能優(yōu)越，具有廣泛的應用前景，但在服役過程中會面臨應力氧化、環(huán)境腐蝕兩個主要問題。……