碳化硅陶瓷基复合材料的性能特点

发布日期：2019-05-08 作者：点击：

碳化硅陶瓷基复合材料是指在碳化硅陶瓷基体中引入碳化硅纤维作为增强材料，形成以引入的碳化硅增强纤维为分散相，以碳化硅陶瓷基体为连续相的复合材料。它的性能特点有哪些呢？

碳化硅陶瓷基复合材料保留了碳化硅陶瓷耐高温、高强度、抗氧化、耐腐蚀、耐冲击的优点，同时兼具碳化硅纤维增强增韧作用，克服了碳化硅陶瓷断裂韧性低和抗外部冲击载荷性能差的先天缺陷。这种材料可以在1316°C的高温环境下保待其理化特性不退化。当碳化硅材料表面喷有热障涂层时，其最高工作温度可继续增加至1480°C。

尽管现代商用发动机涡轮前温度可达1650°C，额外的170°C温差仍需采用压气机引气冷却来弥补，但这一引气量相比使用传统高温合金材料的叶片已大为减少。据初步计算，采用耐温1480°C的CMC材料高压涡轮叶片可使发动机燃油消耗率降低6%。同时，采用CMC材料制成的燃烧室高温衬垫所需的冷却气量也大幅减少，进而降低冷却空气同燃油掺混后不完全燃烧生成氮氧化物的机会，其氮氧化物的减排潜力可达33%。

碳化硅陶瓷基复合材料的研究较为广泛，其使用温度可达1450℃，高温强度大且重量轻、耐腐蚀，众多优点可改善发动机的性能，因此可用于航空发动机领域。碳化硅陶瓷基复合材料具有替代金属成为新一代高温结构材料的潜力。