【陶瓷材料】美国正全力攻关下一代陶瓷基复合材料

    美国正全力攻关下一代陶瓷基复合材料

未来航空发动机的涡轮前进口温度将远超出高温合金材料的温度使用极限，而陶瓷基复合材料具有更好的耐高温性能，因此美国的研究人员正在探索研究各种具有更高耐热性和更强耐损伤性能的cmc，有望为未来发动机的发展带来新的契机，并全面革新发动机的结构设计和工作效率。

高温材料对提升发动机性能至关重要。目前发动机热端部件主要采用的是使用温度约1100℃的镍、钴基高温合金，开发使用温度高于1100℃的新型高温材料是业界的努力方向。陶瓷材料具有耐高温、低密度、高比强、高比模、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，但由于陶瓷材料脆性大，导致材料结构可靠性差，限制了其在航空发动机及工业燃气轮机等高温结构部件上的应用。

而陶瓷基复合材料（cmc）重量轻、强度高、耐高温，是发动机高温部件的理想材料。cmc与高温合金相比，cmc具有如下优点：重量更轻，cmc部件重量仅为镍基高温合金部件的1/3。更耐高温，cmc材料应用温度比镍基高温合金高260℃。更高效，部件可承受更高的温度意味着需要更少的冷却气体，可将更多的空气用于燃烧室中燃烧从而发动机具有更大的推力。更节能，可使发动机循环温度更高、燃料燃烧更充分，相应地可减少燃料消耗和氮氧化物排放。

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