氧化物陶瓷基复合材料研宄进展 韩桂芳陈照峰张立同成来飞徐永东 (西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072) 文摘从基体和纤维的选择、制备工艺等几方面综述了国内外氧化物陶瓷基复合材料的研究现状,着 重阐述了溶胶凝胶法化学气相渗透法、反应熔体浸渗法、先驱体浸渗热解法电泳沉积法、浆料浸渗热压 和浆料浸渗结合氧化物先驱体浸渗热解法等氧化物基复合材料制备工艺原理及其优缺点。并提出了发展氧 化物陶瓷基复合材料应解决的关键问题。 关键词氧化物,陶瓷基复合材料,制备工艺 Progress of Research in Oxidi Ceramic Matiix Composites Han Guifang Chen Zhaofeng Zhang litong Cheng Aifei Xu Yongdong State Key Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical Universty, X an 710072) Abstract The present research status in oxide ceramic matrix composites at home and aboad are reviewed. The principles and characteristics of processing oxide ceramic matrix composites, including sol-gel process, chemical vapor infiltration, reactive melt infiltration, precursor infiltration pyrolysis, electrophoretic deposition, slurry infiltrator ho pressing and slurry infiltratioroxide precursor infiltration pyrolysis are elaborated. Key problems in developing oxide ce- ramic matrix composites are proposed Key words Oxide, Ceramic matrix composites, Processing 1前言 000℃~1300℃的燃气环镜中长期使用。近年来 连续纤维增韧的低密度、高比强、高比模、耐高国内外对氧化物MC的研究比较活跃,美国也把氧 温、抗氧化、可靠性好的各种基体的长寿命复合材料化物CMC作为重点发展项目。 是高性能航空发动机材料的发展方向。陶瓷基复合2材料的选择 材料(CMC是其中使用温度最高(1650℃而密度2.1基体选择 (2.5gcm3~3.3g/cm3)最低的结构材料,其应用目 氧化物MC的基体材料多为高熔点金属氧化 标是替代密度大于8.0gcm3的镍基或单晶镍合金物,主要考虑其熔点、弹性模量、晶体结构、挥发性、 作为发动机的燃烧室、火焰稳定器、内锥体、尾喷管、抗蠕变性和抗氧化性等因素l2。此外,基体材料还 蜗轮外环以及高压涡轮、低压涡轮等部件。当SiC/应与纤维之间有良好的界面相容性。目前,氧化 SC复合材料在航空发动机上成功地通过了演示验物MC的基体主要有a-A2O3、3A2O3啁SO2(莫来 证之后,人们开始关注抗氧化性能更好、成本更低的石)、O2、YAG(钇铝石榴石)AS(锂铝硅)和BAS 氧化物纤维增韧氧化物陶瓷基复合材料,有可能在(钡铝硅)等,部分氧化物陶瓷性能见表14。 收稿日期:2002-06-17;修回日期2003-01 韩桂芳,1979年出生,硕士研究生,主要从事氧化物陶瓷基复合材料的研究工作 宇航材料工艺2003年第5期 o1994-2009ChinaAcademicournalElectronicPublishingHouse.allrightsreservedhttp://www.cnki.ner氧化物陶瓷基复合材料研究进展 韩桂芳 陈照峰 张立同 成来飞 徐永东 (西北工业大学凝固技术国家重点实验室 ,西安 710072) 文 摘 从基体和纤维的选择、制备工艺等几方面综述了国内外氧化物陶瓷基复合材料的研究现状 ,着 重阐述了溶胶 —凝胶法、化学气相渗透法、反应熔体浸渗法、先驱体浸渗热解法、电泳沉积法、浆料浸渗热压 和浆料浸渗结合氧化物先驱体浸渗热解法等氧化物基复合材料制备工艺原理及其优缺点。并提出了发展氧 化物陶瓷基复合材料应解决的关键问题。 关键词 氧化物 ,陶瓷基复合材料 ,制备工艺 Progress of Research in Oxide Ceramic Matrix Composites Han Guifang Chen Zhaofeng Zhang Litong Cheng Laifei Xu Yongdong (State Key Laboratory of Solidification Processing , Northwestern Polytechnical University , Xiπan 710072) Abstract The present research status in oxide ceramic matrix composites at home and abroad are reviewed. The principles and characteristics of processing oxide ceramic matrix composites , including sol2gel process , chemical vapor infiltration , reactive melt infiltration , precursor infiltration pyrolysis , electrophoretic deposition , slurry infiltration2hot pressing and slurry infiltration2oxide precursor infiltration pyrolysis are elaborated. Key problems in developing oxide ce2 ramic matrix composites are proposed. Key words Oxide , Ceramic matrix composites , Processing 1 前言 连续纤维增韧的低密度、高比强、高比模、耐高 温、抗氧化、可靠性好的各种基体的长寿命复合材料 是高性能航空发动机材料的发展方向。陶瓷基复合 材料(CMC) 是其中使用温度最高 (1 650 ℃) 而密度 (2. 5 g/ cm 3～3. 3 g/ cm 3 ) 最低的结构材料 ,其应用目 标是替代密度大于 8. 0 g/ cm 3 的镍基或单晶镍合金 作为发动机的燃烧室、火焰稳定器、内锥体、尾喷管、 蜗轮外环以及高压涡轮、低压涡轮等部件。当 SiCf/ SiC复合材料在航空发动机上成功地通过了演示验 证之后 ,人们开始关注抗氧化性能更好、成本更低的 氧化物纤维增韧氧化物陶瓷基复合材料 ,有可能在 1 000 ℃～1 300 ℃的燃气环镜中长期使用。近年来 , 国内外对氧化物 CMC 的研究比较活跃 ,美国也把氧 化物 CMC 作为重点发展项目[1 ] 。 2 材料的选择 2. 1 基体选择 氧化物 CMC 的基体材料多为高熔点金属氧化 物 ,主要考虑其熔点、弹性模量、晶体结构、挥发性、 抗蠕变性和抗氧化性等因素[2 ] 。此外 ,基体材料还 应与纤维之间有良好的界面相容性[3 ] 。目前 ,氧化 物 CMC 的基体主要有 :α- Al2O3、3Al2O3·2SiO2 (莫来 石) 、ZrO2、YAG(钇铝石榴石) 、LAS(锂铝硅) 和 BAS (钡铝硅) 等 ,部分氧化物陶瓷性能见表 1 [4 ] 。 收稿日期 :2002 - 06 - 17 ;修回日期 :2003 - 01 - 13 韩桂芳 ,1979 年出生 ,硕士研究生 ,主要从事氧化物陶瓷基复合材料的研究工作 — 8 — 宇航材料工艺 2003 年 第 5 期 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net