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33一、引言随着现代科学和技术的发展，许多新的空间能源和技术领域，特别是航空、军事或尖端科学领域，如发动机、航空航天热保护系统、原子能，在新材料需求量最大的领域，特别是高温物质结构，其密度低，高强度高，耐久性高，耐高温，耐腐蚀性能。
例如，航空发动机主要依赖进口温度前的涡轮机，而进口温度前的涡轮机被认为在10度时，涡轮机的顶部涡轮机最高可达1 650℃。
在这种高温下，传统的超合金材料已不再符合要求，因此研究人员的研究重点转到了碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。
二、复合材料的研究进展1.复合材料的制备工艺（1）CVI工艺CVI是在CVD基础上进行研究的。
主要的准备过程是：第一，碳纤维预制件放在一个密闭的反应室里，采用高温环境下的蒸汽渗透法将反应气体过滤到预制件内或表面，以产生陶瓷基质的化学反应。
就CF/SIC化合物而言，CVI的准备工艺通常以诸如MTS、TMS、H 2和AR 等反应气体为基础，这些气体在高温抽取，以便在碳纤维预制件上储存陶瓷sic 基体。
这种工艺的优点是: 合成陶瓷基本材料通常是在低于基底熔点的温度下制备的，纤维与基底之间不会发生高温化学反应，材料中的残留电压很小，纤维本身的损害较小，因此，它可以确保复合材料结构的完整性；它能够以复杂的方式用一个很大的纤维体积部分加工CF/SIC复合材料。
主要缺点是: 随着渗透率的提高，纤维预制结构内的毛孔变小，渗透率变慢，导致生产周期较长，设备复杂，准备成本高；成品的多孔性和材料的低密度影响了复合材料的特性。
由于这一进程的缺点，其效用受到限制。
为了提高沉积效率、降低成本和缩短准备时间，研究人员目前开发了若干方法，包括热梯度法和在某种程度上改进CVI工艺的其他工艺。
（2）PIP工艺PIP是近年发展的一种制备工艺，工艺比较简单，而且制备环境要求低，因此发展比教迅速，并受到广泛的关注。
这一方法的基础是使用有机前体，这些前体在高温下得到分化，然后转化为无机陶瓷基体。
第28卷第6期 硅 酸 盐 通 报 Vol .28 No .6 2009年12月 BULLETI N OF THE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY Dece mber,2009 碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用何柏林,孙 佳(华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室,南昌 330013)摘要:碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料具有密度低、高强度、高韧性和耐高温等综合性能,已得到世界各国高度重视。
本文综述了碳纤维的研究进展,C f /Si C 复合材料的制备方法,并分析了各种制备方法的优缺点。
概述了C f /Si C 复合材料作为高温热结构材料和制动材料的应用状况。
最后,指出了有待解决的问题和今后的主要研究方向。
关键词:C f /Si C 复合材料;制备方法;应用中图分类号:T B332 文献标识码:A 文章编号:100121625(2009)0621197206Progress and Appli ca ti on of Carbon F i bers Re i n forcedS ili con Carb i de Ceram i c M a tr i x Com positesHE B o 2lin,SUN J ia(Key Laborat ory of Conveyance and Equi pment,M inistry of Educati on,East China J iaot ong University,Nanchang 330013,China )Abstract:Carbon fibers reinforced silicon carbide cera m ic matrix composites have received intensive interest due t o their excellent p r operties such as l o w density,high strength and t oughness,oxidati on resistances .The devel opment of carbon fibers was revie wed .The several p reparati on methods of C f /Si C composites were intr oduced .The advantage and disadvantaged of every method were analyzed .The app licati on of C f /Si C composites were described as the outstanding high te mperature structure materials and braking materials .Finally,p r oble m s f or further research and key study as pects in the future were pointed out .Key words:C f /Si C composites;p reparati on methods;app licati on基金项目:江西省教育厅科研基金项目(赣教技字[2007]426号)作者简介:何柏林(19622),男,博士,教授.主要从事陶瓷基复合材料的研究.E 2mail:hebolin@1 引 言碳化硅陶瓷因具有高强度、高硬度、抗腐蚀、耐高温和低密度而被广泛用于高温和某些苛刻的环境中,尤其在航空航天飞行器需要承受极高温度的特殊部位具有很大的潜力。
性能分析PROPERTY ANALYSIS航空制造技术·2009年增刊118[摘要] 以碳纤维整体毡为预制体，采用化学气相渗透法（CVI ）制备出低密度碳/碳复合材料，再分别采用液相硅渗透工艺（LSI ）制备出密度为2.1g/cm 3的碳/碳-碳化硅复合材料（C/C -SiC ），及先驱体转化工艺（PIP ）制备出密度为1.9g/cm 3的C/C -SiC 。
对2种工艺制备的C/C -SiC 力学性能进行了比较，结果表明：PIP 工艺制备的C/C -SiC 弯曲强度为287MPa ，明显高于LSI 工艺制备的弯曲强度155MPa 。
关键词: C/C-SiC 液相硅渗透工艺 先驱体转化工艺 化学气相渗透工艺[ABSTRACT] The C/C composites of low density are fabricated by chemical vapor in fi ltration (CVI) with in-tegral carbon felts with carbon fi ber as prefab. On the basis of the low density C/C composites, the C/C-SiC compos-ites with the density of 2.1g/cm 3 are prepared by liquid sili-con in fi ltration (LSI), and the C/C-SiC composites with the of density 1.9g/cm 3 are prepared by precursor infiltration and pyrolysis (PIP). The result shows that bend strength of the C/C-SiC composites prepared by PIP is 287MPa, which is better than that of 155MPa of the composites prepared by LSI.Keywords: C/C-SiC LSI PIP CVI碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（C/SiC ）因具有高强度、高硬度、抗氧化、抗蠕变以及高温下抗磨损性好、耐化学腐蚀性优良、热膨胀系数和相对密度较小等特点，在航空航天等高温热结构材料方面有着广泛的应用前景[1-2]。
C f/SiC陶瓷基复合材料的发展与应用现状Development and A pplication of C f/SiC Ceramic M atrix Com posites张玉娣,周新贵,张长瑞(国防科技大学航天与材料工程学院先进陶瓷纤维及其复合材料重点实验室,长沙410073)ZHANG Yu-di,ZHOU Xin-gui,ZHAN G Chang-rui(Key Laboratory o f Advanced Ceram ic Fibers and Co mposites,Colleg e ofAerospace and M aterials Engineering,National University ofDefense Technolo gy,Changsha410073,China)摘要:介绍了C f/SiC复合材料的制备工艺,分析了各种制备工艺的优、缺点。
描述了C f/SiC复合材料近年来在航空涡轮发动机、热保护系统、光学结构及光学反射镜以及刹车片系统等领域的应用发展状况。
对当前C f/SiC复合材料研究存在的问题进行了分析,指出提高C f/SiC陶瓷基复合材料抗氧化性仍是未来发展的一个重要研究方向。
关键词:陶瓷基复合材料;C f/SiC;工艺;应用中图分类号:T Q342.742 文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2005)04-0060-04Abstract:The several fabrication pro cesses of C f/SiC ceramic matrix composite(CMC)w ere intr o-duced.T he advantag e and disadvantag e o f ever y pro cess was analyzed.T he discussio n w as put em-phasis on development and application o f C f/SiC composite,such as aero nautic turbine engine,ther-m al protectiv e sy stem,optical structur e and mirr or,brake sy stem and so on.Some current pro blems that lie in study of C f/SiC composites were analyzed,it w as put forw ard that how to im prov e the o xy genation r esistance of C f/SiC composites is still an impo rtant research and dev elo pm ent direction in the future.Key words:CM C;C f/SiC;pro cess;application 陶瓷材料作为一种结构材料,因其具有高强度、高硬度、耐磨损、耐高温和抗腐蚀等优异性能,且能应用于某些高温和苛刻环境中,被誉为“面向21世纪的新材料”[1],受到了越来越多的关注。
收稿日期：2013－11－05!基金项目：国家自然科学基金项目（51304249），国家“973”计划项目（2011CB605801），中国博士后科学基金项目（2013T60776，2012M511752），湖南省自然科学基金项目（14JJ3023）资助作者简介：杨鑫，1983年出生，博士，助理研究员，主要从事耐高温碳/陶瓷基复合材料的研究与抗氧化防护。
E －mail ：yangxincsu@csu．edu．cn 通讯作者：黄启忠，教授，主要研究方向为碳/碳复合材料、新型碳材料、耐高温碳/陶瓷基复合材料的制备与应用。
E －mail ：qzhuang@csu．edu．cn!·综述·C /C 复合材料的高温抗氧化防护研究进展杨鑫黄启忠苏哲安常新（中南大学，粉末冶金国家重点实验室，长沙410083）文摘C /C 复合材料在高温有氧环境中易氧化的缺点一定程度上影响了它在航空航天领域的应用与推广，抗氧化涂层技术是提高其高温长时间抗氧化性能最直接有效的方法。
本文综述了近年来国内外C /C 复合材料高温抗氧化涂层在玻璃、贵金属、陶瓷等涂层体系方面的最新研究成果；在分析介绍C /C 高温抗氧化涂层传统制备工艺优缺点及应用情况的基础上，进一步总结了高温抗氧化涂层制备技术最新研究进展；并对已开发的抗氧化涂层体系适用环境及应用现状进行了深入的评述。
最后针对C /C 复合材料1800ħ以上的超高温抗氧化防护问题，指出了目前研究中存在的问题及未来应重点努力发展的方向。
关键词C /C 复合材料，抗氧化涂层，氧化物陶瓷，超高温陶瓷中图分类号：TB332DOI ：10．3969/j．issn．1007－2330．2014．01．001Ｒeview of Ｒecent Progress on Oxidation Protection forC /C Composites at High TemperatureYANG XinHUANG QizhongSU ZheanCHANG Xin（State Key Laboratory of Powder Metallurgy ，Central South University ，Changsha 410083）Abstract The drawback of easy oxidation for carbon /carbon （C /C ）composites has limited their application asstructural materials in aerospace field．The oxidation protective coating is one of the most effective methods that can realize the long term oxidation protection for C /C composites at high temperatures．The recent development of oxida-tion protective coating materials for C /C composites ，including glass ，metal and ceramic coatings were reviewed．The advantages and defects of traditional preparation technologies as well as their application were analyzed and summa-rized．New advances in development of coating technologies were also introduced ，and then ，the suitable service envi-ronment and recent application of different coating systems were clarified．To meet the ultra high temperature oxidation protection for C /C composites above 1800ħ，the problem in recent study and the potential development directions in the future were proposed．Key words Carbon /carbon composites ，Anti-oxidation coating ，Oxide ceramics ，Ultra high temperature ceramics引言C /C 复合材料是目前新材料领域重点研究和开发的一种新型超高温结构材料，它不但具有密度小、比强度大、线胀系数低、导热导电能力高、耐腐蚀、摩擦因数稳定等优点［1］，而且还具有一系列优异的高温性能，如耐烧蚀、抗热震、热稳定性好等特点［2］，特别是在超过2000ħ的高温环境中，它仍具有良好的强度保持率，是一种理想的轻质耐高温结构材料。
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用1研究进展近年来，随着碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料（CCR）性能优越的发现，越来越受到科学家和工程师的关注。
并且CCR的陶瓷相结构具有极高的抗热、抗冲击、抗腐蚀和耐磨性能。
然而，由于其微观和宏观机械性能调控能力较弱，该复合材料在应用中仍受到一定的限制。
近期，CCR材料的性能优势受到了很多研究者的重视，各种新型结构，复杂的组合加工工艺及增强技术被提出。
例如，抗腐蚀性能可以通过制备复合表面层来改善；抗热、抗受力能力可以通过控制碳纤维的尺寸和排列方式来改善；耐磨性能可以通过引入碳材料的碳-氧化物多层复合来增强。
最近，一些拥有改良机械性能的新制备工艺也被研究并实施，包括激光熔覆、前景碳化熔覆、快速增材成型、焊接熔覆和高速冲击等。
2应用对于碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料，主要应用于航空航天、船舶航行及军事等方面，其优越的机械性能使其成为一种非常理想的重要应用材料。
如果说航空飞机，这种复合材料可以替代大部分传统金属。
由于复合材料的轻重比和热稳定性更佳，可以帮助飞机减轻重量。
此外，其优越的抗受力和抗腐蚀性能还可以防止复合材料受到高温或低温环境的影响。
此外，由于复合材料可以克服传统金属在热响应速度受到拘束的缺点，在军事上其应用也都非常广泛。
最新研究表明，该材料很容易改变其形状，使用CCR，军事装备及其它武器物品可以取得更好的效果。
3结论碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料的研究及应用正在逐渐受到重视，复合材料的热稳定性、高抗受力和抗腐蚀性等优势在航空航天、船舶航行及军事领域都得到了广泛的应用。
此外，新的制备工艺也取得了巨大的进步，可以有效地改善复合材料的机械性能。
因此，未来碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料将有望发展出更强大的功能更适应更多应用场景。
SiC结构陶瓷陶瓷基复合材材料的生产、科研及应用现状评述引言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[1]。
连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料( 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, CMC- SiC 具有高比强、高比模、耐高温、抗烧蚀、抗氧化和低密度等特点, 其密度为2~ 2. 5 g/ cm3, 仅是高温合金和铌合金的1/ 3~ 1/ 4, 钨合金的1/ 9~ 1/ 10。
CMC- SiC 主要包括碳纤维增韧碳化硅( C/ SiC) 和碳化硅纤维增韧碳化硅( SiC/ SiC) 两种。
1 CMC-SiC的生产现状在连续纤维的生产制备方面，SiC纤维按其直径的大小分为大直径与小直径两类。
大直径SiC纤维一般是以钨丝或碳丝为中心化学气相沉积制备的, 直径超过100μm, 不易编织, 多用于金属基复合材料的增强相; 小直径SiC 纤维是由聚合物先驱体转化制备而来, 直径十几微米, 可编织性强, 多用于陶瓷基复合材料的增强相[2]。
自从20世纪70年代日本Y a jima 教授发明SiC 纤维以来, SiC纤维已经有了Nicalon、Tyrannol、Salramic三个商品系列, 我国成为继日本与美国之后第三个生产SiC纤维的国家, 生产的KD 系列SiC 纤维主要性能指标基本接近于国外第一代Nicalon纤维。
在CMC-SiC生产方面，法国Snecma公司生产的CMC-SiC 调节片、密封片已装机使用近10 年。
碳/碳复合材料的研究现状及深远发展温可明翁丰壕南昌航空大学飞行器工程学院 10063121班21号南昌航空大学飞行器工程学院 10063121班22号摘要：碳/碳复合材料是目前新材料领域重点研究和开发的一种新型超高温热结构材料, 密度小、比强度大、线膨胀系数低( 仅为金属的1/ 5~ 1/ 10) 、热导率高、耐烧蚀、耐磨性能良好。
特别是碳/碳复合材料在1 000℃~ 2 300℃时强度随温度升高而升高, 是理想的航空航天及其它工业领域的高温材料。
碳/碳复合材料是具有优异耐高温性能的结构与功能一体化工程材料。
它和其它高性能复合材料相同,是由纤维增强相和基体相组成的一种复合结构, 不同之处是增强相和基体相均由具有特殊性能的纯碳组成。
关键字：航空航天碳/碳复合材料研究现状深远发展1：引言：复合材料与金属、高聚物、陶瓷并称为四大材料。
今天，一个国家或地区的复合材料工业水平，已成为衡量其科技与经济实力的标志之一。
先进复合材料是国家安全和国民经济具有竞争优势的源泉。
到2020年，只有复合材料才有潜力获得20-25%的性能提升。
自从先进复合材料投入应用以来，有三件值得一提的成果。
第一件是美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机--里尔芳2100号，并试飞成功。
第二件是采用大量先进复合材料制成的哥伦比亚号航天飞机，这架航天飞机用碳纤维/环氧树脂制作长18.2m、宽4.6m的主货舱门。
第三件是使用了碳碳复合材料作为主承力结构，制造了这架可载80人的波音-767大型客运飞机，不仅减轻了重量，还提高了飞机的各种飞行性能。
碳/碳复合材料在这几个飞行器上的成功应用，表明了复合材料的良好性能和技术的成熟，这对于复合材料在重要工程结构上的应用是一个极大的推动。
碳/碳复合材料除了在航空航天方面的应用越来越广泛之外，其在汽车方面的应用也越来越广泛，尤其是跑车上在2009年12月9日～11日在美国加州圣地亚哥新Hition，举办的“复合材料世界的碳纤维”2009研讨会，兰博基尼公司的两位官员就碳纤维复合材料的供应、技术与应用的年度报告与评论进行了介绍。
