宇航用耐高温材料修改

宇 航 用 耐 高 温 材 料组 员 ： 张 可 人 李 欣 欣 丘 晓 文 宇 航 用 喷 气 发 动 机 和 火 箭 发 动 机 性 能 的 提 高在 很 大 程 度 上 取 决 于 耐 高 温 材 料 的 进 展 ， 九十 年 代 乃 至 下 个 世 纪 使 用 的 航 空 飞 行 器 （ 包括 飞 机 和 导 弹 ） 需 要 更 先 进 的 喷 气 发 动 机 ，以 航 天 飞 机 为 代 表 的 新 一 代 航 天 运 载 器 需 要更 高 性 能 的 推 进 系 统 。 高 温 合 金 新 型 高 温 材 料 耐 高 温 金 属 材 料 高 温 合 金 是 指 以 铁 、 镍 、 钴 为 基 ， 能 在600以 上 高 温 抗 氧 化 或 抗 腐 蚀 ， 并 能 在 一定 应 力 作 用 下 长 期 工 作 的 一 类 金 属 材 料 ，也 称 超 合 金 。 20世 纪 50至 60年 代 ， 发 动 机 热 端 部 件 材 料主 要 是 铸 造 高 温 合 金 ， 其 使 用 温 度800900 进 入 80年 代 以 来 ， 随 着 高 温 单晶 技 术 的 开 发 ， 使 用 温 度 提 高 到12001300 高 温 合 金 具 有 耐 高 温 、 高 强 韧 、 抗 氧 化 、可 加 工 性 和 良 好 的 导 热 性 ， 具 有 较 全 面 的综 合 性 能 。 但 随 着 发 动 机 涡 轮 进 口 温 度 不断 提 高 ， 高 温 合 金 由 于 熔 点 的 限 制 ， 最 高使 用 温 度 已 经 不 能 满 足 需 要 ， 从 长 远 看 ，必 须 寻 找 能 耐 更 高 温 的 材 料 代 替 高 温 合 金 新 型 高 温 材 料 陶 瓷 基 复 合 材 料 （ CMC） 金 属 间 化 合 物 陶 瓷 基 复 合 材 料 耐 高 温 、 低 密 度 、 高 强 度 、 抗 氧 化 等 特 点使 陶 瓷 材 料 具 有 接 替 金 属 作 为 新 一 代 高 温结 构 材 料 的 潜 力 。 缺 点 ： 脆 性 大 、 可 靠 性 差 。 解 决 方 案 ： 连 续 纤 维 增 韧 在 发 展 的 多 种 增 韧 途 径 中 ， 连 续 纤 维 增 韧陶 瓷 基 复 合 材 料 最 引 人 注 目 ， 它 可 以 具 有类 似 金 属 的 断 裂 行 为 、 对 裂 纹 不 敏 感 。 70年 代 初 期 法 国 Naslain教 授 发 明 了 气 相 渗透 （ CVI） 制 造 连 续 纤 维 增 韧 碳 化 硅 陶 瓷 基复 合 材 料 （ CMC-SiC） ： SiC/SiC； C/SiC 金 属 间 化 合 物 金 属 间 化 合 物 具 有 优 良 的 高 温 性 能 ， 其 强度 随 温 度 的 增 加 而 增 加 ， 而 且 密 度 小 ， 质量 轻 。 高 温 合 金 的 熔 点 不 超 过 1288 ，NiAl金 属 间 化 合 物 的 熔 点 高 达 1638 ， 并且 耐 氧 化 。 Ni3Al的 密 度 相 当 于 单 晶 高 温 合金 的 2/3 金 属 间 化 合 物 主 要 包 括 Ni-Al系 、 Fe-Al系 、Ti-Al系 金 属 间 化 合 物 金 属 间 化 合 物 缺 点 ： 室 温 脆 性 差 ， 难 于 加 工 解 决 方 法 ： 在 基 体 中 加 入 硼 元 素 以 提 高 延伸 率 高 铌 钛 铝 合 金 高 温 高 性 能 高 铌 钛 铝 合 金 可 以 替 代 高 性 能 变形 镍 基 高 温 合 金 ， 密 度 大 约 是 镍 基 高 温 合 金的 一 半 ， 使 部 件 有 显 著 的 减 少 重 量 的 作 用 。 具 有 我 国 独 立 知 识 产 权 的 新 一 代 航 空 航 天 用发 动 机 材 料 高 温 高 性 能 高 铌 钛 铝 合 金 材料 即 将 步 入 产 业 化 阶 段 ， 这 一 技 术 将 使 我 国航 空 航 天 发 动 机 材 料 居 世 界 领 先 水 平 。 高 铌 钛 铝 合 金 制 造 的 涡 轮 叶 片 国 产 “ 太 行 ” 大 推 力 发 动 机 ， 据 说 已 在 歼 10/歼 11战 斗 机上 使 用