美国正开发下一代陶瓷基复合材料

        据报道，美国正寻求陶瓷基复合材料(CMC)的新发展，开发更耐高温和具有更高损伤容限的陶瓷基复合材料。目前，美国先进陶瓷协会正在开发一个2700°F(1482°C) CMC的路线图。GE航空负责CMC研发的Krishan Luthra表示，随着CMC的推进，GE的愿景是将CMC在喷气发动机和工业燃气涡轮机热区的应用扩展到叶片、喷嘴和衬垫等部件。据称，GE航空已完成其垂直一体化CMC供应链中后两个设施建设(纤维和预浸料)，正开发下一代的CMC组件，如涡轮叶片。

 

　　事实上，GE公司用于替代GE90发动机的GE9X发动机(配装B-777，2019年进入服务),将含有五个不同类型的CMC零件——燃烧室内、外衬、1级高压涡轮(HPT)罩环、1级喷嘴、2级喷嘴。与LAEP仅在1级高压涡轮(HPT)罩环上使用CMC相比，这是一个很大的进步。目前，GE公司正在全力加速生产，目标是在2020年，达到GE9X订单超过20000发动机(36000个罩环)/年。

 

　　下一代CMC在发动机热端部件应用仍需解决：材料韧性不足难以满足疲劳性能需求;材料制备工艺复杂、成本高等问题。随着CMC的推进，应对措施之一是开发与GE所用的熔融渗透(MI)不一样的制备工艺，改善过多的硅挥发，导致基体中形成裂缝，造成材料脆性大、韧性不足的现象。另一个措施是，改进材料成分，改变含硅材料在高温下会与水蒸气反应，造成成分损失的现象。从而降低对多层环境障涂层(EBC)的依赖，达到将成本的目的。