国防高科技重要战略材料CM概况

国防高科技重要战略材料CM概况军工特种陶瓷材料作为增强纤维特别适用于制备陶瓷基复合材料（CMC）,CMC被视为取代航空发动机高温合金、实现减重增效“升级换代材料”之首选.预1010CMC10倍.高性能特种陶瓷纤维的量CMC材料的量产,CMC的大量应用.一、CMC材料概况：航空发动机关键热结构替代用材陶瓷基复合材料航空发动机关键热结构替代用材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,显著优势,具体可应用于：1）航空发动机1）航空发动机,燃烧室-喷管、整体导向器、整体涡轮、导向叶片、涡轮间过渡机匣、尾喷管等表面温度高、气动载荷大的区域；2）导弹,发动机部件等；33）大型运载火箭,扩张段等；4）航天飞机,头部和机翼前缘等.航空发动机领域应用对比CMC仅为高温合金的1/4~1/3，用/50%左右。耐高温性能航空发动机领域应用对比CMC仅为高温合金的1/4~1/3，用/50%左右。耐高温性能CMC耐热性能最好的镍基高温合金材 工作温度高料工作温度在 达1650℃。1200℃长1100℃左右。期使用。高温抗氧化性能--CMC在高温有氧环境保持较高的稳定性，降低了热防护涂层成本。之首选之首选.CMC在航空航天、兵器、核工业等高技术领域应用前景非常广阔.CMCCMC与高温合金的性能对比对比项高温合金CMC密度7.93~8.4g/cm32~3.2g/cm3进口平均温度超过1800℃.然而,目前耐热性能最好的镍基高温合金材料工作.10进口平均温度超过1800℃.然而,目前耐热性能最好的镍基高温合金材料工作温度在温度在1100℃左右,且必须采用隔热涂层以及设计最先进的冷却结构.因此,现有的高温合金材料体系（镍基等）,难以满足先进航发的热结构用材需求,CMC工作温度高达1650℃,将成为替代航发高温合金最具应用潜力的材料金最具应用潜力的材料.对于民航发动机：降低油耗、提高发动机使用寿命是研制焦点.预测截至202029%~31%,17%~19%源于发动机,特别是受益于陶瓷基复合材料的广泛应用.CMCCMC用于军用发动机F100CMC用于民航发动机CMC用于民航发动机Leap-X二、CMC市场空间55CMC100吨/年.随着中国高推重比航空发动机的,将大量需要陶瓷基复合材料产品.此外,陶瓷基复合材料在民用领域中也已经展现出巨大的发展潜力.预计中国未5100吨/年,CMC重量30%计算,30吨/年.CMCCMC在航空发动机的应用层面已逐渐打开,端向热端部件、从静子向转子的发展趋势.短期应用目标为：尾喷管、火焰稳定器、涡轮罩环等；中期应用目标为：低压涡轮叶片、燃烧室、内锥体等；远期应CMC在国外已成功应用于多款发动机型号并实现工程化生产,将成为航空发动机制造的主流趋势,市场空间巨大.陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用情况陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用情况发动机型号 材料体系Cf/XXX

应用部位 效果2002年开始投入批生产，在国际上M88-2 外调节片 首次实现陶瓷基复合材料在发动机材料上的应用。F119 XXX

矢量喷管内壁 有效减重，从而解决飞机重心后板和外壁板 问题。F414 XXX

燃烧室

能够提供较大的温升，较长的寿命，需要的冷却空气较少。F100XXX密封片F100-PW-229XXX基密封片密封片F100XXX密封片F100-PW-229XXX基密封片密封片在Pratt&Whitney（FL）和Arnold600h2005F-16F-15E累计工作时间500h，1200℃/100h，F110 XXXf/XXX 调节片 增加推力35％。取样性能测试结果表明，XXXf/XXX无明显损伤。XTC76/3XTC77/1

XXXf/XXXXXX

燃烧室火焰筒燃烧室火焰

1589K静子叶片XTC97 XXX复合材料 燃烧室

冷却空气量减少。在目标油气比下获得了较小的分布因子XTE76/1

低压涡轮静子 提高了强度和耐久性，明显减少叶片 冷却空气需要量。燃烧室、火焰 通过了军用发动机试验台、军用EJ200 XXXf/XXX 稳定器和尾喷 证发动机的严格审定，在高温高管调节片 燃气下未受损伤。Trent800F136（配装F35）

0XXX料CMC

可大幅度节省冷却气量、提高工扇形涡轮外环 温度、降低结构重量并提高使用命。耐温能力可达1200℃，重量仅有涡轮3级导向 合金的1/3可能是陶瓷基复合材叶片 在喷气发动机热端部件上得到的首次商业应用。Trent CMC 尾椎

2013173h，热或结构应力问题发生。Leap-X CMC

低压涡轮导向叶片

质量仅为传统材料的1/2甚至更轻，但可以耐1200℃以上的高温，并且不需要冷却，易于加工。三、CMC产业格局结构陶瓷；界面层：连接增强相纤维和连续相基体的纽带；增强纤维：主要承力CMC3部分组成,分别是,陶瓷基体：高温部分,C纤维、高性能特种陶瓷纤维、氧化物纤维等.结构陶瓷；界面层：连接增强相纤维和连续相基体的纽带；增强纤维：主要承力CMCCMC