行业优势
碳化硅纤维复合材料可以根据陶瓷基体和增强纤维的不同进行分类,连续碳化硅纤维增初碳化硅陶瓷基复合材料(SiC/SiC碳化硅纤维复合材料)是目前国际公认的最有潜力的发动机热结构材料之一。
碳化硅纤维复合材料性能优异∶耐高温、密度低。碳化硅纤维复合材料具有耐高温、高强度、抗氧化、抗腐蚀、耐磨损等一系列优越性能。碳化硅纤维复合材料与其主要的竞争对手镍钴高温合金、钛合金等相比,不但耐高温性能很高,密度也比镍钴高温合金、钛合金等低。
碳化硅纤维复合材料的核心优势在于高温性能和低密度,而劣势在于韧性、可加工性。从航空发动机选材的六大要素来看,碳化硅纤维复合材料优势体现在可承受的最高温度更高、高温比强度高、比寿命长、高温抗氧化能力好;而在韧性和可加工性方面不如高温合金。因此,碳化硅纤维复合材料制成的航空发动机能够承受更高的温度,并且在高温环境下寿命更长;但同时韧性和可加工性等相对较差,对航空发动机的制造工艺提出了更大挑战。
由于超强的高温性能和低密度,碳化硅纤维复合材料成为大推重比发动机理想材料。发展更高效率热机的关键在于提高工作温度,而提高工作温度之关键又取决于更高工作温度材料的研制,镍、钴基高温合金已发展到接近其使用温度的极限,因而对高温部件不得不采用各种高效气冷结构以及先进热障涂层等措施,但是采用气冷结构降低了发动机的燃烧效率、增加了设计、加工的难度。因此具有耐高温、高强度、抗氧化、抗腐蚀、耐磨损等一系列优越性能碳化硅纤维复合材料,成为了高推重比航空发动机、空天飞机等重要武器装备高温部件的理想材料。
使用温度和寿命范围广,全面覆盖航空发动机和火箭发动机。碳化硅纤维复合材料作为一种新型战略性热结构材料,使用温度范围极广,在不同温度范围具有不同的使用寿命,并且对应不同的用途,例如在1450℃以下具有长达数百乃至上千小时的寿命,可用于航空发动机、刹车片等;在2000℃以下具有数十分钟至数十小时的有限寿命,可用于液体火箭发动机和冲压发动机等;而在高达2800℃的温度下,具有几秒的瞬时寿命,可用于固体火箭发动机。