陶瓷基复合材料研究导向

  在复合材料行业,陶瓷基复合材料成为一种新型的复材新品种,经过研究人员20多年的努力,它正在从实验室走向实用领域。
  陶瓷复合材料有很多优点,一个是质量轻,一个是即使在高温下,也会有一定的硬度和稳定性,这是由它的材质结构所决定的。
  陶瓷基复合材料(cmc)的原材料为耐火纤维,如碳化硅(sic)纤维增强的陶瓷基体。
  陶瓷基复合材料还有高硬度、低密度、优异的热稳定性和化学耐受性。根据cmc的性能和内在特性进行调整制成的复合材料具有广泛应用领域,突出的是发动机内部零件,排气系统和其他“热区”结构。在这些位置,cmc可作为高温金属合金的轻质替代物。
  cmc的商业应用很大程度上局限于导弹结构,战斗机的雷达天线罩和排气系统。目前重大的发展计划正在进行中,越来越多的投资专注于大规模的生产制造。cmc很可能正处于转折点。
  目前有一系列的制造工艺可以生产cmc:化学汽相或液相浸润,热压烧结技术,聚合物浸渍裂解(pip)。此外,增强体可以有许多形式:连续纤维,短纤维,晶须,颗粒或组合。事实上,研究已表明,低断裂韧性和抗裂纹生长可以克服的,即通过二次强化相:颗粒,晶须,甚至纤维结构,如纳米纤维。
  作为后者的一个例子:anf技术有限公司(爱沙尼亚,塔林)生产的纳芬商标的氧化铝纳米纤维,据报道可以提高cmc的延性、抗蠕变性和降低脆性的同时保持高杨氏模量。
  “目前与纳芬合作的陶瓷客户都希望改善抗断裂性,冲击韧性,耐磨性和加固结构,”anf技术公司业务发展经理tim ferland说。据他称,客户正在进行测试或计划测试cmc材料项目。但他补充说,与纳芬在高分子复合材料和聚合物油漆和涂料的应用相比,cmc的应用一直比较缓慢。
  cmc组件制造商coi陶瓷公司(空间系统开发商atk的下属公司,加利福尼亚州,圣迭戈)总经理scott richardson说,“有很多地面活动持续增长,并随着行业对cmc变得更加熟悉,这种增长将继续。”
  据加利福尼亚州亨廷顿海滩波音公司经理todd steyer,cmc发展时效性背后的因素包括稳定的性能和(氧化物和非氧化物)陶瓷纤维产量的增加。使用既定制造工艺的成熟供应基地。大规模展示和原型的良好性能。steyer,美国高级陶瓷协会副主席,审查了美国陶瓷学会的国际应用陶瓷技术杂志(2013年7月)上发表的第四届国际陶瓷大会航空航天的相关介绍。
  据喷气发动机和飞机系统制造商ge航空集团(特拉华州,纽瓦克),在未来十年内,cmc的需求预计将增加十倍。ge集团6月份做出一个与cmc有关的声明,宣布计划在北卡罗来纳州艾西维尔市建立一个1.25亿美元,125,000平方英尺(11613平方米)的制造厂,生产cmc发动机组件(参见“ge航空宣布北卡罗来纳州复合材料工厂”)。
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