摘要
1)为了提高航空发动机的推重比和降低燃料消耗,最根本的措施是提高发动机的涡轮进口温度。http://www.hibor.com.cn【慧博投研资讯】而涡轮前温度与航空发动机热端部件材料的最高允许工作温度直接相关。http://www.hibor.com.cn(慧博投研资讯)陶瓷基复合材料是21 世纪中可替代高温合金的发动机热端结构首选材料。
2)20 世纪80 年代,法国率先研制出SiC/SiC 陶瓷基复合材料,并成功应用于M88-2 发动机和F100 型发动机。法国赛峰集团设计的陶瓷基复合材料(CMC)尾喷口在2015 年6 月16 日搭载在CFM56-5B 发动机上完成了首次商业飞行。CFM 公司针对单通道客机的新一代发动机LEAP-X 预计于2016 年投放市场。
3)GE 公司预测:2013-2023 年航空发动机市场对CMC 的需求将递增10 倍。2013 年6 月GE 投资1.25 亿美金建设1.16 万m2的生产基地。为确保高端SiC 纤维的供应,2012 年4 月GE 还携手SNECMA 对外发布,将联合日本碳素公司合资成立NGS公司,生产和销售“Nicalon”品牌SiC 连续纤维。GE 正努力将CMC 应用到发动机的各种部件,预计到2016~2018 年间将日产800 个CMC 成品部件。CFM准备从2016 年开始由CFM56的生产逐渐过渡到LEAP-X 发动机,到2020 年实现年产1700台发动机。为实现这一产能需求,计划投资7.5 亿美元,在美国密西西比州埃利斯维尔新建和扩建厂房,总面积扩至139350m2,用于量产CMC 材料部件。
4)SiC 纤维位于SiC/SiC 陶瓷基复合材料的上游,是整个产业链至关重要的一环。目前世界上仅日本和美国能批量提供通用级和商品级的SiC 纤维,已实现产业化产能达百吨级的仅有日本碳公司和日本宇部兴产株式会社。根据纤维组成、结构及性能的发展变化过程,先驱体法制备的SiC 纤维可分为三代,第一代为高氧碳SiC 纤维,第二代为低氧高碳含量SiC 纤维,第三代为近化学比SiC 纤维。
5)我国从20 世纪80 年代开始,就有张立同院士领导的西北工业大学研发团队,以及中航工业复材中心、航天材料及工艺研究所、国防科大、中科院硅酸盐研究所等单位先后跟踪国际前沿启动研发工作。我国研究SiC 纤维的主要单位有国防科技大学、厦门大学等,并取得了卓有成效的成果;苏州赛力菲陶纤有限公司是我国首家成功实现连续SiC 纤维产业化生产的企业。目前国内已经突破第二代SiC 纤维和SiC/SiC 复合材料研制关键技术,具备了构件研制和小批量生产能力,但在工程产业化方面与西方发达国家尚存在明显差距。