连续纤维增韧陶瓷基复合材料可持续发展战略探讨 (1).pdf

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1、万方数据复舍材料学报妣砌么砒∞‰伽加删叻‰∞第24卷第2期4月2007年V01．24No．2April2007文章编号：1000—3851(2007)02—0001—06连续纤维增韧陶瓷基复合材料可持续发展战略探讨张立同+，成来飞(西北工业大学超高温结构复合材料国防科技重点实验室，西安710072)摘要：连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CMC)是航空航天等高科技领域发展不可缺少的材料。其中，连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(CMC—SiC)是研究最多、应用最成功的一种。本文作者以CMC—SiC为例，介绍了该材料的战略需求与应用

2、领域，详细分析了国内外的应用研究现状及发展趋势，并对我国陶瓷基复合材料面II缶的机遇与挑战，以及发展战略进行了探讨。关键词：陶瓷基复合材料；可持续发展中图分类号：TB332文献标识码：ADiscussiononstrategiesofsustainabledevelopmentofcontinuousfiberreinforcedceramicmatrixcompositesZHANGLitong’，CHENGLaifei(NationalKeyLaboratoryofThermostructureCompositeMat

3、erials，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Continuousfibe卜reinforcedceramicmatrixcomposites(CMC)areprovedtObethemostattractivemate—rialsinthedevelopmentofhigh—techfields，suchasaeronautics，astronauticsandSOon．Amongthesecompositematerials．

4、continuousfiber—reinforcedsiliconcarbideceramicmatrixcomposites(CMC—SiC)havebeendeeplyresearchedandwidelydeveloped．Asanexample，thestrategicneedsandapplicationfieldsofCMC—SiCwereintro—ducedinthepresentpaper，andtheresearchstatusandthedevelopmenttrendofCMC—SiCwereals

5、oanalyzedindetail．Atlast，theopportunitiesandchallengesfacedbydomesticresearchersinthisresearchfieldwerediscussed，aswellasthestrategiesofsustainabledevelopmentofadvancedceramicmatrixcomposites．Keywords：ceramicmatrixcomposites；sustainabledevelopment1应用领域与战略需求1．1连续纤维

6、增韧陶瓷基复合材料根据增韧方式的不同，陶瓷基复合材料分为颗粒、晶须、层状和连续纤维增韧陶瓷基复合材料。四种陶瓷基复合材料的强度和断裂韧性依次增加。其中前两种复合材料具有各向同性，后两种复合材料具有各向异性。连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CMC)可以从根本上克服陶瓷脆性，是陶瓷基复合材料发展的主流方向。根据复合材料组成不同，连续纤维增韧陶瓷基复合材料分为玻璃基、氧化物基和非氧化物基复合材料，工作温度依次提高。玻璃基复合材料、氧化物基复合材料和非氧化物基复合材料分别具有低成本、抗氧化和高性能的优点。连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材

7、料(CMC—SiC)是目前研究最多、应用最成功和最广泛的陶瓷基复合材料，是航空航天等高科技领域发展不可缺少的材料。1．2CMC—SiC的特点CMC—SiC具有材料结构一体化和多尺度的结构特征，通过各结构单元的优化设计，产生协同效应，以达到高性能和各性能的合理匹配。纤维单丝表面的均匀纳米尺度界面层是实现复合材料强韧化的关键，构成连续纤维增韧陶瓷基复合材料特有的力学性能特征，使CMC—SiC具有类似金属的断裂行为(图1)，对裂纹不敏感，不发生灾难性损毁。CMC—SiC的高温力学性能优异，氧化物的抗环境收稿日期：2006—10-

8、27；收修改稿日期：2006—12—14通讯作者：张立同，教授，中国工程院院士，博士生导师，主要从事新型陶瓷基复合材料设计制备与应用研究E—mail：zhanglt@nwpu．edu．cn万方数据复舍材料学提腐蚀性能更好。因此，SiC是耐高温CMC基体的基本组元，氧化物是长寿命CMC—SiC的抗环境涂层