碳化矽陶瓷基複合材料的性能特點

發布日期：2019-05-08 作者：點擊：

碳化矽陶瓷基複合材料是指在碳化矽陶瓷基體中引入碳化矽纖維作為增強材料，形成以引入的碳化矽增強纖維為分散相，以碳化矽陶瓷基體為連續相的複合材料。它的性能特點有哪些呢？

碳化矽陶瓷基複合材料保留了碳化矽陶瓷耐高溫、高強度、抗氧化、耐腐蝕、耐衝擊的優點，同時兼具碳化矽纖維增強增韌作用，克服了碳化矽陶瓷斷裂韌性低和抗外部衝擊載荷性能差的先天缺陷。這種材料可以在1316°C的高溫環境下保待其理化特性不退化。當碳化矽材料表麵噴有熱障塗層時，其最高工作溫度可繼續增加至1480°C。

盡管現代商用發動機渦輪前溫度可達1650°C，額外的170°C溫差仍需采用壓氣機引氣冷卻來彌補，但這一引氣量相比使用傳統高溫合金材料的葉片已大為減少。據初步計算，采用耐溫1480°C的CMC材料高壓渦輪葉片可使發動機燃油消耗率降低6%。同時，采用CMC材料製成的燃燒室高溫襯墊所需的冷卻氣量也大幅減少，進而降低冷卻空氣同燃油摻混後不完全燃燒生成氮氧化物的機會，其氮氧化物的減排潛力可達33%。

碳化矽陶瓷基複合材料的研究較為廣泛，其使用溫度可達1450℃，高溫強度大且重量輕、耐腐蝕，眾多優點可改善發動機的性能，因此可用於航空發動機領域。碳化矽陶瓷基複合材料具有替代金屬成為新一代高溫結構材料的潛力。