航空方面，作為飛機“心臟”的航空發動機，其使用工況十分復雜，且對使用壽命的要求極高；與飛機比較，關鍵熱端部項材料的使用溫度更高，通常達到1000℃以上；與航天比較，材料的使用壽命需更長，一般要求達到3000h以上。因此，航空發動機的材料體系，需要能夠同時滿足高溫、長壽命的使用要求，是非常有限的。然而逐漸發展成熟的碳化硅陶瓷基復合材料(CMC-SiC)已成為航空航天熱端部件的一種理想候選材料。
碳化物陶瓷材料及其發展現狀
CMC-SiC指碳化硅纖維增強碳化硅(SiC/SiC)和碳纖維增強碳化硅(C/SiC)。CMC-SiC是一種輕質、耐高溫、冷卻少甚至無需冷卻的新型復合材料，是目前國際公認的最具發展潛力的發動機熱端部項材料之一，即保留了纖維耐高溫、高強、高模、耐腐蝕、抗蠕變、材料熱膨脹系數小等優點，同時又克服了陶瓷材料抗沖擊性能差、斷裂韌性低的缺陷，在航空航天和核聚變領域都有著廣泛的應用前景。
目前，C/SiC和SiC/SiC材料已引起美國、日本、德國、法國等航空發達國家的普遍關注，歷經二十多年目前仍在繼續研究。在制備工藝方面，主要的制備工藝有熱壓燒結法(HPS),反應燒結法(BB)、漿料浸滲/熱解法(SIFIP)、反應熔體滲透法(RMD)、先驅體浸漬熱解法(PIP)和化學氣相滲透法(CVI)以及PIP-HP法、CVI-RMI法和CVI-PIP法等。
美國以CVI,PIP技術為主，制備水平較高；日本擁有世界領先的連續碳化硅纖維制備技術，制備碳化硅復相陶瓷以PIP法為主，SiC/SiC的研究制備水平較高；德國以RMI和PIP技術為主，RMI技術世界領先;法國的CVI技術處于世界領先地位；我國以CVI,PIP,RMI技術為主，材料性能已達到國際領先水平。
CMC調節片和密封片
有研究結果表明，CMC-SiC可使中溫中等載荷靜止項(內錐體、密封片/調節片等)減重50%以上，并顯著提高其使用壽命，總的來說，目前，中溫中等載荷靜止項(內錐體、密封片/調節片等)已完成全壽命驗證并進入實際應用和批量生產階段；高溫中等載荷靜止項(導向葉片、渦輪外環、火焰穩定器、火焰筒等)正進行全壽命驗證，有望進入實際應用階段；而高溫高載荷轉動項(渦輪葉片、轉子等)尚處于探索研究階段，使用壽命與應用要求相距甚遠；而我國在應用方面的研究尚處于起步階段，與發達國家差距較大。
碳化物陶瓷材料在航空航天中的應用
① 航空航天用熱結構材料
在高的工作溫度、強氣流的沖刷腐蝕和高應力的振動載荷等惡劣環境下，C/SiC被認為是較為理想的航空航天用熱結構材料之一，作為熱結構材料中的應用包括航天飛機和導彈的鼻錐、導翼、機翼和蓋板等。此外，C/SiC復合材料在戰略導彈和多用途導彈的噴管，以及航天飛機熱防護系統及固體火箭發動機導流管等領域具有廣闊的應用前景。
② 航空發動機
航空航天技術的需求對于陶瓷基復合材料的發展起著決定性作用。用C/SiC復合材料制作的噴嘴已用于幻影2000戰斗機的M55發動機和狂風戰斗機的M88航空發動機。國內對C/SiC復合材料的研究起步較晚，近年來，在國內多家單位的共同努力下，C/SiC的制備技術和性能等方面都取得了長足進步，與世界先進水平的差距在逐步縮小。
CMC燃燒室部件
③ 航天飛行器
超聲速飛行器在入大氣過程中，由于強烈的氣動加熱，飛行器的頭錐和機翼前緣的溫度高達1650℃，傳統的熱防護材料已經不能滿足需求，超高溫材料成為新的研究熱點。碳化物超高溫陶瓷具有熔點高及抗熱震穩定性好等良好的化學與力學穩定性，能夠適應超高音速長時飛行、大氣層再入、跨大氣層飛行與火箭推進系統等極端環境，可以被應用于機翼前緣、鼻錐、發動機熱端等各種關鍵部項。作為應用在航天飛行器上的重要材料，碳化物超高溫陶瓷材料得到各國的高度關注。
超音速飛行器
④ 高溫抗氧化燒蝕涂層
目前常見的碳化物超高溫陶瓷主要有碳化鋯(ZrC)，碳化鉭(TaC)和碳化鉿(HfC)，以及以其為基體的陶瓷基復合材料或復相材料。這三種物質的熔點3000℃以上，具有優良的熱化學穩定性、物理性能，包括高彈性模量、高硬度、低飽和蒸汽壓、適中的熱膨脹率和良好抗熱震性能等，能在高溫下保持很高的強度。并且，以其作為高溫抗氧化燒蝕涂層技術在航空航天領域的應用也受到各個國家的普遍關注，它是一種外部涂層保護方法，保護原理是將制備各類涂層使材料與氧化燒蝕環境隔離開，阻止碳和氧發生反應。
⑤ 衛星反射鏡
Cf/SiC復合材料密度較低，剛度高，在低溫下熱膨脹系數小及導熱性能良好，熱性能和力學性能都比較理想，而且可以得到極好的表面拋光，是一種十分理想的衛星反射鏡基座材料。Cf/SiC復合材料作為反射鏡材料的研究在國外已經進行了20多年，技術比較成熟，如美國、俄羅斯、德國、加拿大等利用碳纖維增強碳化硅復合材料(Cf/SiC)制備出高性能反射鏡。
空間反射鏡
最具代表性的是德國Donier衛星系統公司采用LSI方法制備的Cf/SiC復合材料反射鏡作為空間望遠鏡主鏡，直630mm，質量僅為4kg，最大可制作3m的大型反射鏡，有望用作美國下一代空間望遠鏡(NGST)反射鏡。
以上就是諾一精密陶瓷關于“碳化物陶瓷材料在航空航天中的應用及發展現狀”的分享，部分內容來自網絡，僅供參考。
【工業陶瓷件加工定制廠家】認準諾一精密陶瓷，可提供氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷、氮化硅陶瓷、陶瓷計量泵、陶瓷柱塞泵、陶瓷吸盤、陶瓷結構件、工業陶瓷件、半導體陶瓷備件、半導體陶瓷材料等精密陶瓷研發生產加工定制，可按需加工各類精密陶瓷板，棒，閥，管，環，塊，片，針，軸，螺桿，噴嘴，托盤，吸盤，柱塞，微孔陶瓷等不同形狀、工藝的精密陶瓷制品，歡迎您的咨詢。
