航空发动机用自愈合碳化硅陶瓷基复合材料研究进展
单庆亮1 ,胡建宝2 ,李浩林1 ,杨笑言1 ,苟凌轩1 ,陈建军1
1. 浙江理工大学,杭州 310018;
2. 中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 201899
Progress on Self-Healing Silicon Carbide Ceramic Matrix Composites
SHAN Qingliang1 , HU Jianbao2 , LI Haolin1 , YANG Xiaoyan1 , GOU Lingxuan1 , CHEN Jianjun1
1. Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;
2. Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201899, China
摘要 为满足高性能航空发动机在高温燃气环境下长时间使用要求,碳化硅基自愈合陶瓷基复合材料(SHCMC)正朝着抗高温水蒸气侵蚀的方向发展。本文首先从SHCMC 的应用要求出发,阐述了SHCMC 的结构设计原则;并以近年来SHCMC 的氧化研究进展为出发点,详细综述了目前SHCMC 所面临的挑战;在此基础上,从提高自愈合玻璃相高温水蒸气条件下稳定性出发,介绍了目前SHCMC 的研究进展。一种在水蒸气条件下具有宽温区高效愈合能力的陶瓷基复合材料符合未来发展的趋势。
关键词 :
航空发动机 ,
陶瓷基复合材料 ,
热端部件 ,
自愈合 ,
抗氧化性能 ,
高温水蒸气 ,
玻璃相 ,
高温稳定性
Abstract :To meet the long-term use requirements of high performance aero-engine in high-temperature gas environment, SiC-based self-healing ceramic matrix composites (SHCMC) are developing towards the oxidation resistance in high-temperature water vapor environment. This paper firstly clarifies the structural design principles of SHCMC based on the application requirements of it. And the great challenges faced by SHCMC at present were also introduced in detailed. Based on those, some progresses in SHCMC from high temperature stability of self-healing glass phase were reviewed in this paper. The SHCMC with self-healing ability in wide temperature range under the condition of water vapor conforms to the future development trend.
Key words :
Aero-engine
Ceramic matrix composites
Hot-section component
Self-healing
Oxidation resistance
High-temperature water vapor
Glass phase
High-temperature stability
基金资助: 国家重点研发计划( 2022YFB3707700);国家自然科学基金( 52102065);浙江省自然科学基金联合基金( LZY23E010003);浙江理工大学科研启动基金( 22212241–Y)。
作者简介 : 单庆亮,特聘副教授,博士,研究方向为纤维增强陶瓷基复合材料。
[1]
魏俊飞,杨成鹏,贾斐,矫桂琼. 预制体构型对C/SiC复合材料舵片结构强度的影响 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(8): 113-120.
[2]
王超凡. 基于MBD的航空发动机管路设计系统研究与开发 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(7): 117-123.
[3]
朱伟东,田昊宇,梅标,羊荣金,傅云. 航空发动机短舱声衬机器人制孔系统及工艺试验 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(4): 38-45.
[4]
田凤杰,齐子建,张彦智,李论. 弹性磨具磨抛叶片叶尖圆角工艺研究 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(4): 76-82.
[5]
张典堂,赵马娟,宋雨晴. 高性能结构吸波陶瓷基复合材料设计与性能表征研究进展 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(16): 14-31.
[6]
张晓兵,毛忠,李元成,刘松,卢绪平,王斯仪,蒋睿嵩,毕帅. 皮秒激光加工涡轮工作叶片异型冷却孔技术研究 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(14): 22-31.
[7]
尹泽坤,梅雪松,崔健磊. 碳化硅陶瓷基复合材料激光加工技术研究综述 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(14): 42-63.
[8]
赵兵,张申,乔悦琦,梁嘉伟,王辉,许立君,周奋. 航空发动机精锻叶片夹具设计及装配精度评估 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(12): 14-23.
[9]
蔡振华,宋晓航,董淑娟,陈廷样,唐作鹏,周科. 航空发动机叶片热障涂层精密磨抛:点云数据处理与样条路径优化 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(11): 22-32.
[10]
杨丽琪,薛伟海,马汝涛,李曙. 航发主轴轴承钢的摩擦磨损行为及一次碳化物调控 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(11): 53-63.
[11]
魏永超,王应海,莫杜衡,刘家伟,蔡双. 基于点云的压气机叶片缺陷检测及表征研究 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(11): 82-88,111.
[12]
张立可,栗瑞瑞,梅英杰,邵春雨,李结安,刘永猛. 发动机高压涡轮转子标准器装配调控方法研究 [J]. 航空制造技术, 2025, 68(11): 98-103.
[13]
杨文锋,杨帆,朱小伟,李绍龙,樊占鹏,李天权. 塞斯纳172飞机发动机机匣脉冲激光清洗工艺研究 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(5): 82-88.
[14]
解志文,陶浩天,刘天新,陈永君,胡素影,马北一. 镀铝对CoCrNiAlY–YSZ–LaMgAl11 O19 双陶瓷热障涂层高温抗氧化行为的影响 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(4): 58-63.
[15]
付玄,孙惠斌,刘自成,徐广庆,童浩. 双头螺柱脱扣失效原因分析及装配工艺优化 [J]. 航空制造技术, 2024, 67(3): 89-95.