文档介绍：航空发动机耐热材料的发展趋势
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学院：航空工程学院
【摘要】随着航空事业的发展，目前各种发动机需要的是更加轻便、清 洁的耐热，陶瓷基复合材料、C/C复合材 料、金属间化合物是最为引人注目的几种材料。
一、 陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料通俗地说就是以陶瓷材料为基体，通过各种强韧 化途径，提高陶瓷材料的强度和韧性。连续纤维增韧是目前陶瓷基 复合材料增韧补强效果最好的途径，正是它使得陶瓷基复合材料成 为新型耐高温、低密度热结构材料，正是它使得陶瓷基复合材料在 航空航天领域开辟出广阔的应用前景。
陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材 料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷 具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能， 而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至 断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则 是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩 展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。
陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制 品。其最高使用温度主要取决于基体特征。陶瓷基复合材料已实用 化或即将实用化的领域有刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件 等。法国已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制造高速列车的制 动件，显示出优异的摩擦磨损特性，取得满意的使用效果。
二、 C/C复合材料
C/C复合材料是指以炭纤维或其织物为增强相，以化学气相渗透 的热解炭或液相浸渍一炭化的树脂炭、沥青炭为基体组成的一种纯 炭多相结构。它源于1958年，美国Chance — Vought公司由于实验室 事故，在炭纤维树脂基复合材料固化时超过温度，树脂炭化形成 C/C复合材料。
C/C复合材料是一种新型高性能结构、功能复合材料，具有高 强度、高模量、高断裂韧性、高导热、隔热优异和低密度等优异特 性，在机械、电子、化工、冶金和核能等领域中得到广泛应用，并 且在航天、航空和国防领域中的关键部件上大量应用。我国对C/C 复合材料的研究和开发主要集中在航天、航空等高技术领域，较少 涉足民用高性能、低成本C/C复合材料的研究。目前整体研究还停 留在对材料宏观性能的追求上，对材料组织结构和性能可控性、可 调性等基础研究还相当薄弱，难以满足国民经济发展对高性能C/C 复合材料的需求。因此，开展高性能C/C复合材料的基础研究具有 重大的科学意义和社会、经济效益。
导弹、载人飞船、航天飞机等，在再入环境时飞行器头部受到 强激波，对头部产生很大的压力，其最苛刻部位温度可达2760 °C , 所以必须选择能够承受再入环境苛刻条件的材料。设计合理的鼻锥 外形和选材，能使实际流入飞行器的能量仅为整个热量1%〜10%左 右。对导弹的端头帽，也要求防热材料在再入环境中烧蚀量低，且烧 蚀均匀对称，同时希望它具有吸波能力、抗核爆辐射性能和全天候使 用的性能。三维编织的 C/ C复合材料，其石墨化后的热导性足以 满足弹头再入时由160 C至气动加热至1700 C时的热冲击要求， 可以预防弹头鼻锥的热应力过大引起的整体破坏；其低密度可提高 导弹弹头射程，已在很多战略导弹