碳纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的新型制备方法以及在航空发动机热端部件上的应用及防护技术

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纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(C/SiC CMC)优异的高温力学性能和碳化硅陶瓷基体的高抗氧化性能,特别是其具有低密度、高强高模、耐高温抗氧化、抗蠕变、抗热冲击、耐腐蚀、材料热膨胀系数小等性能优点,由于材料本身性质,基于 C/SiC CMC 的性能特点,其可被应用于航空发动机燃烧室火焰筒、混合器、涡轮罩环 / 静子叶片 / 转子叶片、喷管调节片等热端部件上,其在航空发动机上具有巨大的应用价值。但在发动机燃 烧环境中,CMC表面会迅速产生凹陷,这是因为陶瓷表面的氧化层与水蒸气发生反应生成挥发性正硅酸,导致陶瓷基复合材料过早失效。因此,对材料进行改性,以保护陶瓷基材料提高其抗氧化能力以免遭高温水蒸气腐蚀十分必要。 现有推重比10一级的发动机涡轮进口温度均达到1500℃,如 M88-2 型发动机涡轮进口温度达1577℃,F119型发动机涡轮进口温度达到1700℃左右,而目前正在研制的推重比 12~15 的发动机涡轮进口平均温度将超1800℃以上, 陶瓷基复合材料能够满足上述要求,成为能够替代高温合金在发动机高温部件上应用最具有应用潜力的材料。发展具有高推重比和热效率特点的航空发动机,对我国经济和国防发展具有重要的战略价值和现实意义。