陶瓷基复合材料，航空发动机关键材料

随着航空发动机推重比的持续提升，热端部件对耐温性能的要求也日益严苛

当前热端部件的工作温度已突破传统高温合金材料的极限，陶瓷基复合材料通过在陶瓷基体中引入增强材料形成，被认为下一代最具潜力的航空航天热端部件材料之一。

陶瓷基复合材料增强材料形式多样，包括连续纤维、颗粒和晶须等，其中碳纤维和陶瓷纤维是目前研究的热点。

陶瓷基复合材料(CMC)是集金属和陶瓷性能优点于一身的新型材料，通过各结构单元的优化设计，实现了性能的完美匹配。在减轻结构质量和提高燃烧效率方面，其优势无可比拟。

陶瓷基复合材料密度极低，仅为高温合金的1/3~1/4。在无需空气冷却和环境障涂层的情况下，其工作温度便可轻松超过1200°C，潜在使用温度可达到1600℃C，在高温环境下陶瓷基复合材料相较高温合金具有显著优势。此外，陶瓷基复合材料还具有减重和提升性能的双重效果。

当前陶瓷基复合材料已成为航空发动机燃烧室、加力燃烧室、涡轮热端部件的理想材料，已成功应用于多款航空发动机。

陶瓷基复合材料用于航空发动机的示意图

陶瓷基复合材料产业链

我国已经建立较为完整的陶瓷基复合材料产业链，行行查|行业研究数据库 资料显示，陶瓷基复合材料产业链包括上游的陶瓷基体、PCS(既可作为陶瓷基体，也可用于制备增强纤维的原材料)、增强纤维材料等;中游的陶瓷基复合材料制备和下游应用领域。

陶瓷基复合材料的原材料构成包括三个核心部分:增强纤维、界面层以及陶瓷基体。

增强纤维包括碳纤维、碳化硅纤维以及氧化物纤维等;界面层由热解碳界面层(PyC)、BN界面层以及复合界面层构成。

陶瓷基体包括非氧化物基体、氧化物基体材料和玻璃陶瓷基体。陶瓷基复合材料产业链:

国际上多款先进的航空发动机已经采用了陶瓷基复合材料(CMC)，部分替代高温合金以提升发动机性能。

包括GE、Snecma、P&W等在内的国外先进航空发动机厂商已完成对CMC典型件和模拟件的考核，CMC材料在多种军民用航空发动机型号中广泛应用。

GEnx发动机上多处采用复合材料: