碳化硅纤维分析报告( 33 页)

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目录

1. 陶瓷基复合材料（CMC）是理想的高温结构材料 .....5

1.1. 陶瓷基体是复合材料重要的组成部分.....5

1.2. 增强纤维为主承力部分，对材料性能起决定性作用 ......6

1.3. 界面层作为纽带，影响复材增韧效果.....7

2. 碳化硅纤维及SiC/SiC 复合材料 ......8

2.1. 碳化硅（SiC）纤维 ......8

2.2. SiC/SiC 复合材料 ...... 12

3. 碳化硅材料在航发上的应用 .... 16

3.1. SiC/SiC 耐热性能优异，将替代高温合金在航发上的应用....... 16

3.2. SiC/SiC 材料在国外航空发动机上的应用现状 ..... 18

3.3. CMC-SiC 复合材料在国内航空发动机上的研究现状 .... 24

4. 碳化硅材料作为吸波材料的应用 ....... 25

4.1. 耐高温、耐腐蚀新型吸波材料成为发展热点 .... 25

4.2. 碳化硅既能用作涂敷型吸波材料，也能用作结构性材料 ...... 26

4.3. 碳化硅吸波材料的具体应用.... 28

5. 碳化硅材料在核燃料元件中的应用....... 29

图表目录

图1 陶瓷基复合材料的界面示意图......8

图2 界面层设计与复合材料力学性能的关系....8

图3 先驱体转化法制备碳化硅纤维的过程 ....9

图4 活性炭纤维转化法制备碳化硅纤维的过程 .......9

图5 国产第一代SiC 纤维(a)和第二代SiC 纤维(b)显微形貌...... 11

图6 一维、二维、三维及非织造织物碳化硅纤维示意图....... 11

图7 SiC/SiC 复合材料断裂后截面形貌：(a)韧性断裂；(b)脆性断裂 ..... 12

图8 PIP 工艺流程....... 13

图9 CVI 工艺流程....... 13

图10 MI 工艺流程....... 14

图11 航空发动机传热增强和冷却技术的演变....... 16

图12 先进发动机用材料发展趋势..... 16

图13 发动机涡轮前进口温度与输出功率关系.... 17

图14 航空发动机的发展与涡轮前进口温度 ....... 17

图15 SiC/SiC 复合材料的显微结构 ..... 17

图16 C/SiC 复合材料的显微结构 ...... 17

图17 CMC-SiC 复合材料在国外航空发动机中的应用 ...... 18

图18 CMC 在航空发动机热端应用情况 ..... 18

图19 M88-2 用CMC-SiC 复合材料外调节片 .... 20

图20 F414-GE-400 用CMC-SiC 复合材料调节片及密封片 ..... 21

图21 CMC 燃烧室组件 .... 21

图22 SiC/SiC 复合材料燃烧室火焰筒 ..... 22

图23 SiC/SiC 复合材料柔性燃烧室 ..... 22

图24 SiC/SiC 复合材料全环燃烧室 ..... 23

图25 C/SiC 复合材料火焰稳定器 ...... 23

图26 CMC-SiC 复合材料涡轮导叶和动叶..... 23

图27 F414 发动机CMC 转子叶片 .... 24

图28 2022 年1 月，国产陶瓷基复合材料整体涡轮盘完成首次试飞 ..... 25

图29 F-117A 隐身战斗机 ..... 26

图30 F-22 隐身战斗机 ...... 26

图31 F119 涡轮风扇发动机 ..... 29

图32 F-35 飞机三视图 ...... 29

图33 三重SiC 包壳的结构和形貌..... 30

图34 球形燃料元件与TRISO 包覆燃料颗粒 ....... 31

图35 棱柱形燃料元件与QUADRISO 包覆颗粒..... 31

图36 包覆颗粒弥散在SiC 基体中的燃料元件....... 32

图37 含轴向阵列孔洞的SiC 燃料基体的制备过程...... 32

图38 用于气冷快堆的弥散型燃料元件设计 ....... 32

表1 耐温陶瓷基体的基本性能 ......6

表2 常用陶瓷纤维的基本性能 ......6

表3 三代碳化硅纤维介绍 .... 10

表4 国外不同型号SiC/SiC CMC 及其性能 ..... 14

表5 SiC/SiC 复合材料加工工艺比较 ....... 15

表6 陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用研究 .... 19

表7 吸波材料分类...... 26

表8 SiC 纤维电磁改性法 ..... 28

表9 典型包壳材料锆合金、镍基合金及碳化硅陶瓷的基本物理特性 .... 30