航空發(fā)動(dòng)機(jī)的新材應(yīng)用-參考

1、畢業(yè)論文（共10頁(yè)）名稱： 航空發(fā)動(dòng)機(jī)新材料應(yīng)用作者： 張梁學(xué)號(hào)： 03 摘 要航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家國(guó)防科技水平的象征，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展是受材料發(fā)展的制約。航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境苛刻，基本處于高溫、腐蝕的工作狀態(tài)，現(xiàn)如今大多采用高溫合金，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)本身設(shè)計(jì)理念要求其自身“輕質(zhì)量、高強(qiáng)度”，造成航空發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)與選材的相互制約。隨著新材料的不斷出現(xiàn)與發(fā)展，越來(lái)越多的新材料已逐漸應(yīng)用到新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。未來(lái)高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)在很大程度依賴于先進(jìn)復(fù)合材料等新材料的發(fā)展，本文根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的應(yīng)用及發(fā)展前景進(jìn)行論述。關(guān)鍵詞： 航空發(fā)動(dòng)機(jī) 材料發(fā)展 耐高溫腐蝕 新材料 目 錄緒 論第1

2、章 高溫合金1.11.2 緒 論航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展不僅能增強(qiáng)國(guó)防實(shí)力，還能促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的廣泛發(fā)展。高推重比、低油耗和高可靠性是航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的主要指標(biāo)。航空發(fā)達(dá)的國(guó)家正在實(shí)施推重比為15的綜合化高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃（IHPTET），可降低耗油率40%、降低成本60%，為了不斷提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和效率，要求盡可能提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)上渦輪進(jìn)口溫度。目前推重比為10的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度已達(dá)1580-1650。為進(jìn)一步改善航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比，將采用耐高溫材料取代金屬材料應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。輕量化是飛機(jī)發(fā)展的主導(dǎo)，航空工業(yè)提出一句口號(hào)“為減輕每一克而奮斗”。耐高溫材料具有良好的高溫

3、強(qiáng)度和高溫抗氧化性等綜合性能，使得它們能夠作為極端環(huán)境下使用的候選材料，目前使用的耐高溫材料有高溫合金、鈦合金、金屬間化合物、難熔金屬、金屬陶瓷材料和復(fù)合材料、鋁鋰材料等。第1章 高溫合金1.1 高溫合金概述高溫合金是以Fe、Ni、Co為基并能在600以上高溫能夠抗氧化和抗腐蝕并能在一定應(yīng)力作用力下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料，也稱為耐熱合金。高溫合金具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能、良好的疲勞性能和斷裂韌性等綜合性能，已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤(pán)等高溫部件的關(guān)鍵材料，高溫合金材料的用量占總用量的40%-60%。尤其當(dāng)今航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金被譽(yù)為燃?xì)鉁u輪的心臟。航空發(fā)動(dòng)

4、機(jī)用高溫合金中，鎳基高溫合金比重達(dá)到55%-65%高溫合金使用溫度已達(dá)合金熔點(diǎn)的85%-90%，密度已達(dá)9.0g/cm3，似乎已達(dá)到極限，但實(shí)際上合金的改進(jìn)工作仍然在不斷進(jìn)行著。航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鎳基高溫合金發(fā)展的重點(diǎn)是粉末渦輪盤(pán)高溫合金和單晶高溫合金及相應(yīng)的高溫隔熱涂層。1.2 高溫合金分類高溫合金材料按制造工藝，可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金、粉末冶金高溫合金和發(fā)散冷卻高溫合金。按合金基體元素，可分為鐵基（含鎳量達(dá)2560，又稱為鐵鎳基合金）、鎳基和鈷基高溫合金，使用最廣的是鎳基高溫合金，其高溫持久強(qiáng)度最高，鈷基高溫合金次之，鐵基高溫合金最低。按強(qiáng)化方式，可分為固溶強(qiáng)化高溫合金、時(shí)效強(qiáng)化高溫合

5、金和氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金。按主要用途又可分為板材合金、棒材合金和盤(pán)材合金。此外，按使用特性，高溫合金又可分為高強(qiáng)度合金、抗松弛合金、低膨脹合金、抗熱腐蝕合金等。1.3 粉末高溫合金粉末高溫合金由于具有組織均勻、晶粒細(xì)小、屈服強(qiáng)度高、疲勞性能好和偏析少等優(yōu)點(diǎn)，成為制備推重比達(dá)8以上的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)等關(guān)鍵部件的優(yōu)選材料，可以滿足應(yīng)力水平較高的發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求。我國(guó)在20世紀(jì)80年代初開(kāi)始研制粉末高溫合金，鋼研總院成功研制出發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)格的粉末渦輪盤(pán)材料FGH4095，性能也達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)的要求。FGH4095合金650時(shí)拉伸強(qiáng)度達(dá)1500MPa，1034MPa應(yīng)力下持久壽命大于50h，是當(dāng)前在650

6、工作條件下強(qiáng)度水平最高的一種盤(pán)件粉末冶金高溫合金。1.4 單晶高溫合金單晶高溫合金在,950-1100溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的抗氧化、抗熱腐蝕等綜合性能，成為高性能先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫渦輪葉片的主要材料。我國(guó)研制了DD402，DD406等單晶合金，其中第一代單晶合金DD402在1100、130MPa應(yīng)力下持久壽命大于100h，適合制作工作溫度在以1050以下的渦輪葉片，是國(guó)內(nèi)使用溫度最高的渦輪葉片材料。第二代單晶合金DD406含2%Re，使用溫度可達(dá)800-1100，目前正在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行使用考核。1.5 鎳基超合金鎳基超合金具有良好的高溫蠕變特性!高溫疲勞特性以及抗氧化、抗高溫腐蝕等綜合性能

7、，滿足了高推重比先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求，為了使渦輪機(jī)葉片能夠承受遠(yuǎn)超過(guò)Ni熔點(diǎn)的溫度，除了升高Ni基超合金的使用溫度外，還在基體表面涂敷絕熱層（TBC），以及采取冷卻措施等降低基體溫度。CMSX-10、Rene N6等含Re為5-6%的第三代單晶體Ni基超合金，其使用溫度達(dá)到1050。近年來(lái)美國(guó)通用電氣公司（GE），法國(guó)史奈克馬公司（SENCMA）和日本國(guó)家材料科學(xué)研究所(NIMS)開(kāi)發(fā)了第4代單晶體Ni基超合金，該合金不僅添加了Re，還添加了2-3%的Ru以提高合金組織的穩(wěn)定性。NIMS研制了第5代單晶體Ni基超合金，在第4代合金的基礎(chǔ)上增加了Ru含量，使合金的耐用溫度達(dá)到1100。第2章 鈦

8、合金2.1 鈦合金概述鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：882以下為密排六方結(jié)構(gòu)鈦，882以上為體心立方的鈦鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等優(yōu)點(diǎn)而被用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)、風(fēng)扇的盤(pán)件和葉片等零件，可以較明顯地減輕發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的質(zhì)量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。在先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)上鈦合金的用量?jī)H次于高溫合金，占發(fā)動(dòng)機(jī)總質(zhì)量的25-40%。近幾年國(guó)外采用快速凝固粉末冶金技術(shù)、纖維或顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料等方法研制鈦合金，使鈦合金的使用溫度提高到650以上，以此作為高溫鈦合金的發(fā)展方向。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比從46提高到810，壓氣機(jī)出口溫度相應(yīng)地從200300°C增加

9、到500600°C時(shí)，原來(lái)用鋁制造的低壓壓氣機(jī)盤(pán)和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機(jī)盤(pán)和葉片，以減輕結(jié)構(gòu)重量。70年代，鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的用量一般占結(jié)構(gòu)總重量的20%30%，主要用于制造壓氣機(jī)部件，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤(pán)和葉片、鑄鈦壓氣機(jī)機(jī)匣、中介機(jī)匣、軸承殼體等。2.2 鈦合金的發(fā)展鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)材料，我國(guó)一直都在開(kāi)發(fā)低成本和高性能的新型鈦合金，努力使鈦合金進(jìn)入具有巨大市場(chǎng)潛力的民用工業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)完全滿足國(guó)家武器裝備的生產(chǎn)需要。鈦及鈦合金主要限制是在高溫與其它材料的化學(xué)反應(yīng)性差。此性質(zhì)迫使鈦合金與一般傳統(tǒng)的精煉、熔融和鑄造技術(shù)

10、不同，甚至經(jīng)常造成模具的損壞；結(jié)果，使的鈦合金的價(jià)格變的十分昂貴，大大限制了鈦合金的推廣發(fā)展，未來(lái)鈦合金的發(fā)展會(huì)逐步多元化，衍生多種新型鈦合金材料，具備低成本、高性能、易加工焊接等的優(yōu)越性能。因此，在未來(lái)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)上鈦合金將逐漸取代高溫合金，鈦合金在廣泛應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)后，將大大減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的性能能夠得到質(zhì)的飛躍。隨著新型鈦合金不斷的研發(fā)，鈦合金在我國(guó)民生活也將得到深度的推廣使用，大大有利于汽車、醫(yī)療等行業(yè)的發(fā)展。第三章 耐高溫材料3.1 金屬間化合物金屬間化合物是近幾十年來(lái)研究的一類前景廣闊、低密度的高溫材料。目前，金屬間化合物中熔點(diǎn)超過(guò)1500的就有300多種，其中Mo3S

11、e、Re3Nb、W2Hf等金屬間化合物的熔點(diǎn)都超過(guò)了2000。近年來(lái)Ti-Al和Ni-Al系材料的力學(xué)性能及應(yīng)用研究取得了令人矚目的成就。在Ti-Al系金屬間化合物中，主要研究的是Ti3Al基合金（TAC-1）、TiAl基合金（TAC-2）以及Ti2AlNb基合金，它們具有低密度（3.8-5.9g/cm3）、高溫高強(qiáng)度、高鋼度以及優(yōu)異的抗氧化、抗蠕變等綜合性能，成為使用溫度在600以上非常有潛力的候選材料。Ti3Al和Ti2AlNb合金長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)650-750，而TiAl基合金工作溫度則可達(dá)760-800。Ti3Al用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向板和渦輪結(jié)合環(huán)等部件通過(guò)了使用考核。在Ni-Al系金屬

12、間化合物中，主要研究Ni3Al基和NiAl基合金。Ni3Al基合金具有良好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能，展示出極好的應(yīng)用前景。NiAl合金抗氧化性極好，也是一種很有潛力的新型高溫結(jié)構(gòu)材料，熔點(diǎn)高達(dá)1640。3.2難熔金屬材料難熔金屬（W、Re、Mo、Nb等）及其合金具有高熔點(diǎn)、耐高溫和強(qiáng)抗腐蝕能力等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和航天發(fā)動(dòng)機(jī)等場(chǎng)合。其中研究和應(yīng)用最多的主要是W、Re、Mo和Nb等金屬。鎢（W）熔點(diǎn)最高，具有較好的抗氧化性和抗熱震性，以及很好的抗燒損和抗沖刷能力，常用作發(fā)動(dòng)機(jī)喉襯。為了提高鎢的性能，在W 中滲Cu，可以起到發(fā)汗劑的作用；在鎢中添加碳化物顆粒（如ZrC或TiC顆粒），可

13、減輕純鎢高溫結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量，并能顯著提高其力學(xué)性能和抗燒蝕性能；在鎢中加入Re提高其塑性和強(qiáng)度，可增強(qiáng)材料的抗熱疲勞性能和抗熱振動(dòng)能力。錸（Re）具有高溫強(qiáng)度大、耐磨、抗蝕等優(yōu)異的綜合性能，是高溫環(huán)境中極有前途的候選材料。成本高、密度大（21g/cm3）、機(jī)械加工性能差及在升溫時(shí)較低的抗氧化性是錸的主要缺點(diǎn)?？赏ㄟ^(guò)加銥（Ir）保護(hù)層來(lái)提高錸的抗氧化性。Ir-Re層狀材料已在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，其使用溫度超過(guò)2200，測(cè)試結(jié)果良好。鉬（Mo）的成本和密度都較低，而且Mo的硅化物（如MoSi2）具有優(yōu)異的抗氧化性能，使用溫度可達(dá)1700。但是Mo的延展性很差，在高溫下易氧化。Mo和Si、B形

14、成的三元化合物具有極高的高溫強(qiáng)度，在1773K時(shí)屈服強(qiáng)度仍在1GPa以上，與其他高溫結(jié)構(gòu)使用的難熔金屬基或陶瓷基材料相比，其性能非常優(yōu)異。鈮（Nb）具有密度低和抗蝕性良好等優(yōu)點(diǎn)，但Nb易氧化，使用時(shí)需進(jìn)行表面涂覆處理。Rosenstein采用快速凝固工藝研制了含B或N的過(guò)飽和Nb基難熔合金。在溫度達(dá)到2200時(shí)，Nb基合金仍保持良好的力學(xué)性能。Nb基難熔合金已用于小型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。3.3 金屬陶瓷材料金屬陶瓷是介于高溫合金和陶瓷之間的一種高溫材料，它兼顧了金屬的高韌性、可塑性和陶瓷的高熔點(diǎn)、耐腐蝕和耐磨損等特性，在航空航天等領(lǐng)域中擁有廣闊的應(yīng)用前景。按照陶瓷相的不同，金屬陶瓷可分類：1、 氧

15、化物基金屬陶瓷；2、 碳化物基金屬陶瓷；3、 硼化物基金屬陶瓷；4、 含石墨和金剛石狀態(tài)的金屬陶瓷。 金屬陶瓷具有良好的耐磨性與高溫強(qiáng)度，可用于制造航空或航天發(fā)動(dòng)機(jī)的閥、靜止的環(huán)件等。硼化鉻晶體和鉻鉬合金粘結(jié)的硼化鉻金屬陶瓷具有良好的斷裂強(qiáng)度和足夠高的抗熱震性，可用于制備燃?xì)鉁u輪葉片、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管和內(nèi)燃機(jī)閥座等。碳硅化鈦（Ti3SiC2）是其中研究最多的一種材料，具有耐高溫、抗氧化能力強(qiáng)、強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，又具有金屬材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、可加工性、塑性等優(yōu)異性能，是一種綜合陶瓷材料。碳硅化鈦在1200-1400高溫下，強(qiáng)度比目前最好的耐熱合金還高，又易加工，故完全可作高溫結(jié)構(gòu)材料用，其

16、高溫強(qiáng)度與抗氧化、抗熱震等性能優(yōu)于Si3N4，有可能用于片或渦輪葉片。第4章 復(fù)合材料4.1金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料與傳統(tǒng)金屬材料相比，具有更高的比強(qiáng)度、比剛度、耐高溫和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能。鈦基、鈦鋁化合物基和高溫合金基復(fù)合材料耐溫能力較強(qiáng)，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中溫（650-1000）部件的候選材料。連續(xù)纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比剛度、良好的耐高溫及抗蠕變、抗疲勞等優(yōu)異性能，是適用于700-900的航空發(fā)動(dòng)機(jī)用輕質(zhì)耐高溫的理想結(jié)構(gòu)材料。在新一代高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，利用SiCf/Ti復(fù)合材料制造整體葉環(huán)代替壓氣機(jī)盤(pán)和葉片，可大大減輕發(fā)動(dòng)機(jī)部件的質(zhì)量，從而大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。Si

17、Cf/Ti復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的典型應(yīng)用是葉環(huán)類和軸類零件，美、英等國(guó)均研制出了多個(gè)零部件，并進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)考核試驗(yàn)。羅羅公司制備的SiCf/Ti葉環(huán)質(zhì)量減少7，使用溫度提高10，轉(zhuǎn)速提高15。近年來(lái)，由于硅化物熔點(diǎn)高（高于2000），在1600具有良好的熱穩(wěn)定性、抗氧化性和良好的力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。硅化物中Nb5Si3熔點(diǎn)最高，Ti5Si3密度最低。MoSi2的熔點(diǎn)雖低于上述兩種材料，但是其高溫抗氧化性能卻位居所有金屬硅化物之首。難熔金屬硅化物基復(fù)合材料逐漸成為高溫材料研究的新熱點(diǎn)之一。4.2 陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料具有密度低、耐高溫、高熱導(dǎo)率、高彈性模量等優(yōu)異的物理

18、性能，并能在高溫下保持很高的強(qiáng)度、良好的抗熱震性和適中的熱膨脹率，對(duì)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片質(zhì)量和降低渦輪葉片冷氣量意義重大，是高溫領(lǐng)域最有前途的材料。在2000以上氧化氣氛中可用的候選材料主要是碳化物和硼化物。4.2.1碳化物陶瓷基復(fù)合材料連續(xù)纖維增強(qiáng)的SiC陶瓷基復(fù)合材料目前主要有SiCf/SiC（SiC纖維增強(qiáng)）和Cf/SiC（C纖維增強(qiáng)）兩大類，具有高韌性、低密度、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。Cf/SiC在惰性環(huán)境中超過(guò)2000仍能保持強(qiáng)度、模量等力學(xué)性能不降低，但在高于400的氧化性氣氛中易氧化，導(dǎo)致材料性能降低。SiC纖維具有較高的抗氧化能力，與SiC陶瓷基體有極好的相容性，氧化氣

19、氛中長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)1400，使得SiC纖維強(qiáng)化的復(fù)合材料在性能上進(jìn)一步提高。SiCf/SiC的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括推重比達(dá)10以上的航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端及測(cè)溫保護(hù)部件。HfC陶瓷的熔點(diǎn)高達(dá)3928，具有線膨脹系數(shù)相對(duì)較低、硬度較高等優(yōu)點(diǎn)，能較好滿足高溫環(huán)境下的使用要求，但是抗氧化性能較差。在HfC內(nèi)添加Ta和Pr可以改善其抗氧化性。ZrC陶瓷的性質(zhì)與HfC相似，ZrC一般與其他材料復(fù)合使用，如使用SHS工藝制備的ZrB2和ZrC 粉，在1800進(jìn)行SPS燒結(jié)，可以研制出高致密度的ZrB2-ZrC復(fù)合材料，其硬度可達(dá)17.8GPa,斷裂韌性為3.8MPa·m1/2。通過(guò)添加鑭燒結(jié)助劑，在無(wú)壓燒

20、結(jié)的條件下可以得到ZrB2-ZrC復(fù)相陶瓷。此外，ZrC還可以與C、SiC等材料制備成ZrC/C和ZrC-SiC復(fù)合材料。4.2.2硼化物陶瓷基復(fù)合材料ZrB2和HfB2等硼化物具有高熔點(diǎn)、高硬度、高熱導(dǎo)率和良好的抗熱震等優(yōu)點(diǎn)。單相ZrB2和HfB2在1200以下具有良好的抗氧化性，高溫環(huán)境加入SiC可以顯著提高它們的抗氧化性能。ZrB2-SiC材料具有很高的強(qiáng)度（超過(guò)1000MPa）、抗氧化性和良好的抗熱震性。ZrB2-SiC復(fù)合材料在1800-24-范圍內(nèi)在最外層形成SiO2層，在最內(nèi)層形成ZrO2，SiC與ZrO2在內(nèi)部氧化區(qū)內(nèi)共存。通過(guò)添加高強(qiáng)度、高硬度的SiC纖維來(lái)制備ZrB2-Si

21、C復(fù)合材料，可以明顯提高抗彎強(qiáng)度和抗氧化性。HfB2-SiC體系中，SiC可以顯著提高抗氧化性能，在高溫時(shí)形成玻璃相的硅酸鹽覆蓋在材料的表層，該玻璃相在1600以下具有良好的保護(hù)作用。美國(guó)宇航局在研究ZrB2-SiC和HfB2-SiC材料的基礎(chǔ)上，又系統(tǒng)研究HfB2/HfC/SiC三元復(fù)合陶瓷。結(jié)果表明：三元陶瓷的綜合性能要比ZrB2/SiC或HfB2/SiC性能更優(yōu)異，是發(fā)動(dòng)機(jī)熱端等關(guān)鍵部件最有前途的超高溫候選材料。4.3樹(shù)脂基復(fù)合材料樹(shù)脂基復(fù)合材料憑借比強(qiáng)度高、比模量高、耐疲勞與耐腐蝕性好和阻噪能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端部件（風(fēng)扇機(jī)匣、壓氣機(jī)葉片、進(jìn)氣機(jī)匣等）和發(fā)動(dòng)機(jī)短艙、反推力裝置等

22、部件上得到了廣泛應(yīng)用。樹(shù)脂基復(fù)合材料已經(jīng)發(fā)展到了耐溫450的第四代聚酰亞胺復(fù)合材料，形成了從280-450涵蓋四代的耐高溫樹(shù)脂基復(fù)合材料體系。聚酰亞胺樹(shù)脂是耐高溫樹(shù)脂的代表，具有良好的耐熱性、力學(xué)性能和工藝性能等優(yōu)點(diǎn)，主要有BMI型、PMR型和乙炔基封端的聚酰亞胺樹(shù)脂。其中，PMR型聚酰亞胺樹(shù)脂基復(fù)合材料耐溫最高且應(yīng)用技術(shù)最成熟，在航空（尤其是航空發(fā)動(dòng)機(jī)）、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。PMR-15聚酰亞胺樹(shù)脂是第一個(gè)廣泛使用的PMR聚酰亞胺高溫復(fù)合材料樹(shù)脂，具有優(yōu)異的力學(xué)性能及良好的熱氧化穩(wěn)定性，可在288-316使用1000-10000；AFR-700B和RP-46樹(shù)脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力

23、學(xué)性能、較高的耐熱性和良好的工藝性能；PMR-II-50復(fù)合材料已應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片襯套；北京航空制造工程研究所采用HT3/KH-304復(fù)合材料制造出了發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道；北京航空材料研究院采用LP-15/G827復(fù)合材料制備的航空發(fā)動(dòng)機(jī)分流環(huán)已裝機(jī)試用。4.4C/C復(fù)合材料C/C復(fù)合材料具有質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，比剛度高，模量高，燒蝕性能、抗蠕變能力及抗熱震性能良好等優(yōu)點(diǎn)。惰性氣氛中溫度從室溫升至2200，C/C復(fù)合材料的強(qiáng)度不斷增加；大氣中溫度超過(guò)350時(shí)C/C復(fù)合材料易氧化，引起性能降低，造成應(yīng)用極為有限。為了發(fā)揮C/C復(fù)合材料的全部潛能，研究氧化保護(hù)措施非常關(guān)鍵?？寡趸幚矸譃槿悺?、 CV

24、I工藝，比如使用有機(jī)硅烷氣體熱解，形成C/_（C/SiC）混雜基體復(fù)合材料，提高其抗氧化性；2、 料漿浸漬熱解工藝，即在漿料中加入添加劑（如SiC、ZrB2、Al2O3等），碳化后使用浸漬劑反復(fù)循環(huán)浸漬碳化；3、 改變表面涂層工藝，較成功的涂層包括HfC、TiC和Ir-Re等。楊艷波等采用等離子噴涂方法在碳碳復(fù)合材料上制備了鎢碳化鈦復(fù)合涂層并進(jìn)行了涂層抗燒蝕性能研究，碳化鈦涂層具有較好的熱化學(xué)穩(wěn)定性，燒蝕后沒(méi)有明顯的氧化現(xiàn)象。美、俄、法等國(guó)家近年來(lái)提出用SiC、HfC、TaC、NbC等難熔碳化物涂層來(lái)提高碳碳復(fù)合材料的抗氧化能力，從而降低燒蝕率，承受更高的燃?xì)鉁囟龋ＷC工作的可靠性。通過(guò)減少碳來(lái)源材料中的雜質(zhì)、增加石墨化的程度、采用內(nèi)部氧化抑制劑以及采用氧化保護(hù)涂層可抑制氧化?；诮饘偬蓟锖徒饘傺趸锏耐繉优c內(nèi)部抑制劑相結(jié)合用于氧化保護(hù)，使用溫度可達(dá)1600。最近，美國(guó)X-43A的尖銳前緣采用了C/C復(fù)合材料，其能夠承受高達(dá)2200高溫。第五章 涂層材料5.1 涂層材料簡(jiǎn)介在合金表面施加防護(hù)涂層，既能提高合金抗高溫氧化與熱腐蝕性能，又可保持合金的力學(xué)性能，這方面