陶瓷基复合材料的研究进展及其在航空发动机上的应用
碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的发展现状及其在航空发动机
品化，而先驱体转化法一直是制备连 续束丝碳化硅纤维的最主要方法。
1975 年，Yajima 教授等 [7-9] 开创
宇部兴产公司在 PCS 先驱体中引入 了钛醇盐，生成钛碳硅烷先驱体，然 后采用 Yajima 方法制备了 Tyranno
裂纹，导致纤维强度急剧下降，严重 限制了其应用 。 [13-14]
在使用温度可达 1600℃。高温合金 的比强度和比模量在高于 1050℃时 急剧下降，而 SiC/SiC CMC 比强度和 比 模 量 随 温 度 升 高 而 增 加，在 高 于 1050℃的使用环境中，与高温合金相 比优势显著。因而，SiC/SiC CMC 是 用于航空发动机燃烧室 / 加力燃烧 室、涡轮、尾喷管等热端部件的理想 材料，其研究和发展对提高我国航空 发动机的性能具有重要意义。
空气中 200℃氧化交联 不熔化纤维
高纯氮气中 1000℃以上裂解
Nicalon NL-200 纤维直接采用 Yajima 方法，原纤维在氧化交联过
碳化硅纤维
程中引入氧原子形成大量 Si— O 键， 得到不熔化纤维；在高温烧结过程
图1 先驱体转化法制备碳化硅纤维的工艺流程 Fig.1 Processing route of the polymer-derived SiC fibers
邹 豪 硕士、工程师。中航复合材料有限
责任公司项目主管，主要从事航空树脂 基及陶瓷基复合材料预研课题及型号 攻关项目管理工作。
76 航空制造技术·2017 年第 15 期
连 续 碳 化 硅 纤 维 具 有 高 强 度、 高模量，高温下抗氧化、抗蠕变性能 好，与 陶 瓷 基 体 相 容 性 良 好 等 性 能 特 点，是 制 备 高 性 能 陶 瓷 基 复 合 材 料的重要增强体 [1-2]。连续碳化硅纤 维增韧碳化硅陶瓷基复合材料（SiC/ SiC CMC）是目前国际公认的最有潜 力的发动机热结构材料之一，保留了 碳化硅纤维高强高模、耐高温、抗蠕 变、耐腐蚀、材料热膨胀系数小等优 点，同时克服了碳化硅陶瓷断裂韧性 低和抗冲击性能差的缺陷 [3]。随着 航空燃气涡轮发动机推重比的不断 提高，对热端部件的耐温要求也越来 越高，热端部件的工作温度已超出现 有的传统高温合金材料耐高温、耐腐 蚀和抗氧化的极限。SiC/SiC CMC 密 度低，仅为高温合金的 1/3~1/4 ；在 不使用空气冷却和环境障涂层的情 况下，工作温度可达 1200℃以上，潜
陶瓷基复合材料的研究进展及其在航空发动机上的应用
陶瓷基复合材料的研究进展及其在航空发动机上的应用摘要：综述了陶瓷基复合材料(CMCs) 的研究进展。
就CMCs的增韧机理、制备工艺和其在航空发动机上的应用进展作了详细介绍。
阐述了CMCs研究和应用中存在的问题。
最后，指出了CMCs的发展目标和方向。
关键词：陶瓷基复合材料；航空发动机；增韧机理；制备工艺The Research Development of Ceramic Matrix Compositesand Its Application on AeroengineAbstract: The development and research status of ceramic matrix composites were reviewed in this paper. The main topics include the toughening mechanisms, the preparation progress and the application on aeroengine were introduced comprehensively. Also, the problems in the research and application of CMCs were presented. Finally, the future research aims and directions were proposed.Keywords: Ceramic matrix composites, Aeroengine, Fiber toughening,Preparation progress1 引言推重比作为发动机的核心参数，其直接影响发动机的性能，进而直接影响飞机的各项性能指标。
高推重比航空发动机是发展新一代战斗机的基础，提高发动机的工作温度和降低结构重量是提高推重比的有效途径[1]。
现有推重比10一级的发动机涡轮进口温度达到了1500~1700℃，如M88-2型发动机涡轮进口温度达到1577℃，F119型发动机涡轮进口温度达到1700℃左右，而推重比15~20一级发动机涡轮进口温度将达到1800~2100℃，这远远超过了发动机中高温合金材料的熔点温度。
陶瓷基复合材料的研究进展及应用
陶瓷基复合材料的研究进展及应用1. 引言陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和强化相组成的复合材料。
近年来，随着科技的进步和材料技术的发展，陶瓷基复合材料在各个领域得到了广泛的应用。
本文将对陶瓷基复合材料的研究进展及其应用进行全面、详细、完整且深入地探讨。
2. 陶瓷基复合材料的分类根据强化相的不同，陶瓷基复合材料可以分为颗粒增强型、纤维增强型和层状增强型三种类型。
其中，颗粒增强型陶瓷基复合材料的强化相是以颗粒的形式分散在陶瓷基体中的；纤维增强型陶瓷基复合材料的强化相则是以纤维的形式存在；层状增强型陶瓷基复合材料的强化相是通过层状复杂结构实现的。
3. 陶瓷基复合材料的制备方法陶瓷基复合材料的制备方法多种多样，常见的方法有以下几种：3.1 钎焊法钎焊法是将强化相和陶瓷基体通过钎料进行连接的方法。
钎料可以是金属或非金属，通过钎焊方法可以将两种材料牢固地连接在一起，形成复合材料。
3.2 熔融注射法熔融注射法是将强化相和陶瓷基体一起熔融，并通过注射成型的方法制备陶瓷基复合材料。
这种方法可以制备出形状复杂的复合材料，并且其性能均匀性较好。
3.3 助熔剂法助熔剂法是在陶瓷基体中添加助熔剂，使其在较低的温度下熔融并与强化相进行反应，从而制备出陶瓷基复合材料。
3.4 热压烧结法热压烧结法是将陶瓷粉末和强化相在高温高压下进行烧结，使其结合成复合材料。
这种方法可以制备出具有较高密度和优良性能的陶瓷基复合材料。
4. 陶瓷基复合材料的应用领域由于陶瓷基复合材料具有优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能，因此在许多领域得到了广泛的应用。
以下是陶瓷基复合材料的几个主要应用领域：4.1 航空航天领域陶瓷基复合材料具有轻质、高强度和耐高温的特点，因此在航空航天领域得到了广泛的应用。
它可以用于制造发动机叶片、航空航天结构件等，提高航空航天器的整体性能。
4.2 光电子领域陶瓷基复合材料具有优异的光学性能和电子性能，因此在光电子领域有着广泛的应用。
陶瓷基复合材料及其应用
陶瓷基复合材料及其应用陶瓷基体是陶瓷基复合材料的主要组成部分，常见的陶瓷基体有氧化铝、硼化硅、碳化硅等。
这些陶瓷基体具有高硬度、高强度和高抗磨损性能，可以提供复合材料的基本力学性能。
增强材料常用的有碳纤维、陶瓷纤维等。
这些增强材料可以增加复合材料的强度和韧性，提高其抗拉、抗弯和抗冲击等性能。
1.机械工程领域：陶瓷基复合材料具有优异的耐磨损性能和高温强度，因此在机械零部件的制造中得到广泛应用。
例如，在汽车制动系统中使用的陶瓷基复合材料制动片，可以提供更好的制动效果和更长的使用寿命。
2.航空航天领域：陶瓷基复合材料具有低密度和高温性能优异的特点，可以用于制造航空发动机的叶片、涡轮和导向叶片等关键部件。
这些材料可以在高温条件下提供更好的性能和更长的使用寿命。
3.化工工业领域：陶瓷基复合材料具有优异的耐腐蚀性能，可以在强酸、强碱和高温环境下使用。
因此，在化工工业中常用陶瓷基复合材料制造化工设备，如塔板、泵壳和阀门等。
4.电子和光电领域：陶瓷基复合材料具有优异的绝缘性能和热性能，可以用于制造高温电子器件和光学器件。
例如，在半导体工业中常用陶瓷基复合材料制造高温封装和散热器件。
5.医疗器械领域：陶瓷基复合材料具有生物相容性良好的特点，可以用于制造人工关节、牙科种植体和骨修复材料等医疗器械。
这些材料可以提供更好的生物相容性和更长的使用寿命。
陶瓷基复合材料的研究也面临一些挑战和机遇。
其中，陶瓷基体与增强材料之间的界面问题是一个关键问题。
界面的结合强度和界面的耐热性能对陶瓷基复合材料的综合性能有重要影响。
因此，如何控制和改善陶瓷基复合材料界面的性能是目前研究的热点之一、此外，陶瓷基复合材料的制备工艺和成本也是研究的重点之一，如何开发新的制备工艺和提高生产效率是当前的挑战。
总之，陶瓷基复合材料具有广泛的应用领域和重要的研究价值。
随着科学技术的不断进步，相信陶瓷基复合材料在各个领域将有更加广泛的应用和发展。
陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用研究
料制 造工 艺 的改进 等 。
等 。由于冷却 结构 的复 杂化 和冷 却空 气 流量 的增加 已成 为提高 发 动机 性 能 的 重 要 技 术 课 题 。但
是 ， 果采 用耐热 性 和高 温 强 度 如
在 以 碳 化 硅 纤 维 为 增 强 纤
“ 额定 时为 ９ 以上” 在 ９ 。
１ ２ 设 计 结 果 ．
高 温下 比强度 高 的 特性 ， 以用 所 来 制造 飞机发 动机 零部 件将会 提
关 燃烧 冷却结 构 的 改进 、耐热 材
料 的 开 发 以 及 绝 热 镀 层 的 研 究
高 发动 机性 能 。当前正 在进行 有
造 方 法 与性 能评 价 结果 等 。
主 题 词 陶 瓷 复 合 材 料 碳一
具有 无冷 却结 构 陶瓷基 复合 材料 衬套 的燃 烧 室 （ 以下 简 称 本 燃 烧 室 ） 计 条 件 如 表 １所 示 。 设
设计 时考 虑到 与 日本 国内最 近开
在 １３０Ｃ ０ 。高温下保 持 ２Ｏ０ ０ｈ后其 强度 为原 强 度 的 ８ ，而 且在 高 Ｏ 温下 的耐久 性有 明显改善 。因此 ， 陶瓷基 复合 材 料不 仅 可用 于 飞机 发动机 的二次零件 ， 在燃烧 室衬套 等主要零件上也可以使用 。 为提高 飞机 发动机 性 能而提 高压缩 机高 压 比时 ，由 于燃 烧 室 入 口温 度升 高引 起发动 机衬 套冷 却 空气 温度增 加 ，而且 燃 烧 室燃
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推进 技术
陶 瓷基 复 合 材 料 在 航 空 发 动 机 上 的 应 用 研 究
摘 要 介 绍 了 陶 瓷 基 复 合 材 料 的性 能 、在 航 空 发 动 机 上 的 应 用 动 向 以及 陶 瓷 复合 材 料 燃 烧 室 衬 套 的 制
先进陶瓷材料在航空航天领域的应用与发展趋势探讨
先进陶瓷材料在航空航天领域的应用与发展趋势探讨航空航天领域对材料的需求非常高，而先进陶瓷材料，以其卓越的性能和特殊的特性，逐渐成为航空航天领域的重要材料之一。
本文将探讨先进陶瓷材料在航空航天领域的应用与发展趋势。
首先，先进陶瓷材料在航空航天领域的应用非常广泛。
从结构材料到功能材料，从发动机到导弹防御系统，先进陶瓷材料在航空航天领域发挥着广泛而重要的作用。
例如，陶瓷基复合材料在航空发动机的叶片、燃烧室衬里和高温结构中使用，可以提高发动机的效率和性能，减少燃料的消耗和环境污染。
此外，陶瓷材料还被广泛应用于航天器热防护系统、雷达窗口、导弹导引头等领域，提供了优异的热、电、磁等性能，确保了航天器的安全性和可靠性。
其次，先进陶瓷材料在航空航天领域的发展趋势主要体现在以下几个方面。
首先是材料的性能提升。
随着科学技术的进步和研发投入的增加，先进陶瓷材料的性能不断提升。
例如，新型陶瓷基复合材料具有高温强度、耐热蠕变和抗氧化等特点，可以承受更高的温度和压力，提高航空发动机的性能和工作温度范围。
此外，先进陶瓷材料还具有优良的热障性能、低导热性和高抗磨损性能等，可以满足航天器在极端环境和高速飞行中的需求。
其次是制备工艺的改进。
先进陶瓷材料的制备过程需要高温、高压和复杂的工艺条件，因此制备成本较高。
为了降低成本并提高制备效率，近年来研究人员不断改进制备工艺，采用了多种新技术，如等离子喷涂、复合材料制备等，提高了陶瓷材料的质量和制备效率。
此外，先进材料的制备过程中还要考虑材料的可塑性和加工性，使其更加适合航空航天领域的应用。
第三是智能化和功能化。
随着科技的进步，航空航天领域对材料的要求越来越高，需要具备特殊功能和智能化的材料。
先进陶瓷材料不仅具有优异的物理和化学性能，还可以通过控制材料的微观结构和组分，使其具备特定的功能，如传感、储能、自修复等。
这些功能化的先进陶瓷材料可以广泛应用于航空航天领域，为航空器的特殊需求提供解决方案。
陶瓷基复合材料在欧美军民用航空发动机上的发展
陶瓷基复合材料在欧美军民用航空发动机上的发展作者：姚改成郭双全黄璇璇刘俊伶张良成叶勇松来源：《航空维修与工程》2018年第10期摘要：陶瓷基復合材料作为航空发动机候选材料之一，具有广泛的应用前景，本文主要概述了陶瓷基复合材料在欧美军民用航空发动机尾喷口、燃烧室和涡轮等热端部件方面的发展和应用。
关键词：陶瓷基复合材料;航空发动机;尾喷口;燃烧室;涡轮0 引言陶瓷基复合材料（CMC）作为一种轻质、高性能的结构复合材料在高温领域应用广泛，优异的高温性能使其可替代高温合金材料成为在航空发动机上特别是在航空发动机核心机上使用的候选材料之一。
国外在陶瓷基复合材料构件的研究与应用方面，基于先易后难、先低温后高温、先静子后转子的层层递进的发展思路，充分利用现有的成熟发动机进行考核验证。
首先发展中温（700℃～1000℃）和中等载荷（低于120MPa）的静子件，如尾喷口调节片和密封片;再发展高温（1000℃～1300℃）中等静子件，如火焰筒、火焰稳定器、涡轮导向叶片和涡轮外环等;而更高载荷（高于120MPa）的静子件或转子件，如高压涡轮转子和静子，现已在研究和试验阶段[1]。
本文主要就CMC在欧美军民用航空发动机上的发展做一概述。
1 CMC在军用发动机上的发展1.1 CMC在尾喷口上的发展20世纪70年代，碳/碳（ C/C）复合材料作为高温复合材料在航天发动机上首次使用。
随后，由于化学气相渗透（CVI）制备工艺的出现，C/C复合材料在飞机刹车盘上获得成功应用[2]。
20世纪80年代，CMC作为高温热防护材料在航天飞机的热防护系统上首次使用。
随后，法国斯奈克玛公司开展了CMC在航空发动机尾喷口部件的应用研究[3]，先后研制出C/SiC （ Sepcarbinox262）和SiC/SiC（ Sepcarbinox 300），并分别在M88-2尾喷口的外调节片和内调节片上进行试车考核。
其中，Sepcarbinox262复合材料强度较高，强度从室温到700℃可以保持在250MPa左右，相比镍基高温合金减重30%。
陶瓷基材料在航空发动机中的应用
陶瓷基材料在航空发动机中的应用陶瓷基材料在航空发动机中的应用，是当今航空技术领域的研究热点之一、陶瓷基材料因其具有良好的抗高温、抗氧化、抗腐蚀和优良的热物理性能，在航空发动机中具有广阔的应用前景。
本文章将从陶瓷基材料的种类、应用领域和发展趋势等方面进行讨论。
首先，陶瓷基材料主要包括氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化锆陶瓷和氮化硅陶瓷等。
这些材料具有较高的熔点、良好的化学稳定性和热稳定性，能够在高温下保持高强度和刚性。
另外，陶瓷基材料还具有低密度、良好的抗热震性和低热膨胀系数等优点，使其成为航空发动机中替代金属材料的理想选择。
其次，陶瓷基材料在航空发动机中的应用领域主要包括燃烧室、涡轮盘、轴承、导叶和喷嘴等部件。
以燃烧室为例，陶瓷基材料可以用于制造燃烧室内部的热套，其能够抵御高温高压的腐蚀和磨损，提高燃烧室的寿命和效率。
在涡轮盘方面，陶瓷基材料的高强度和耐腐蚀性能，使其成为制造高性能涡轮盘的理想材料。
此外，陶瓷基材料还可以用于制造轴承内圈、导叶和喷嘴等关键部件，提高发动机的整体性能和可靠性。
最后，陶瓷基材料在航空发动机领域的发展趋势主要包括研制新型陶瓷材料、提高材料的制备工艺和加工技术等方面。
目前，科研人员正在积极研发新型陶瓷材料，如先进氧化铝陶瓷和氮化硅陶瓷等，以进一步提高材料的性能和可靠性。
同时，研究人员也在探索陶瓷材料的制备工艺和加工技术，以降低材料的成本和提高制造效率。
综上所述，陶瓷基材料在航空发动机中具有广泛的应用前景。
随着科技的进步和工艺的改进，陶瓷基材料将在航空发动机中扮演更加重要的角色，为航空技术的发展做出更大的贡献。
陶瓷基复合材料在航空发动机中的应用和发展
陶瓷基复合材料在航空发动机中的应用和发展发布时间：2022-10-24T06:34:49.845Z 来源：《科学与技术》2022年第6月第12期作者：李晨霏，李彤，周涛，张来，[导读] 陶瓷基复合材料由连续纤维增韧补强陶瓷基体李晨霏，李彤，周涛，张来，沈阳航空航天大学，民用航空学院摘要陶瓷基复合材料由连续纤维增韧补强陶瓷基体，具有耐高温、低密度、高比强、高比摸、抗氧化等优异特性。
是航空航天领域战略性热结构材料可显著提高航空发动机热结构件的使用温度减轻结构重量从而提高推重比，被视为取代高温合金、实现减重增效“升级换代材料”之首选。
本文介绍了陶瓷基复合材料的基本概况，同时分析讨论陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用，探讨了陶瓷基复合材料在航空发动机领域的研究发展趋势。
关键词：陶瓷基复合材料；应用；航空发动机；关键问题；SiC/SiC复合材料；作为飞机的心脏，发动机的性能会直接影响飞机性能的各项指标，而最能体现发动机性能的参数之一就是推重比[[[]文生琼,何爱杰.陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的应用[J].航空制造技术,2009(S1):4-7.]]。
近半个世纪以来航空发动机技术，尤其是燃烧室技术的进步，发动机的推重比得到了显著提高，飞机的性能因此得以大幅提升。
随着终端用户对飞行航程和速度要求的不断提高，导致发动机的增压比、涡轮前温度、燃烧室温度以及转速也必须不断提升。
就材料而言，当前高效航空发动机喷射出高热气体——足以达到传统钛合金、镍基高温合金使用温度的极限，现有合金材料方案无法完全满足下一代先进发动机设计对耐热的需求，在实际应用中，不得不对高温部件采取气冷以及热障涂层防护等措施。
不仅增添了加工难度，且研制和维护费用也随之提高。
目前，耐高温性能较好的陶瓷基复合材料技术已成为航空发动机制造的一个发展趋势。
如何运用陶瓷基复合材料（CMC）提高航空发动机的结构效率并降低成本，是航空发动机制造面临的主要技术难题之一。
陶瓷基复合材料在航空发动机中的作用
一、引言陶瓷基复合材料，以其优异的耐高温、耐磨损、抗氧化等特性，在航空发动机领域展现出巨大的应用潜力。
随着航空工业的发展，对发动机性能和可靠性的要求越来越高，陶瓷基复合材料在航空发动机中的作用日益凸显。
本文将详细阐述陶瓷基复合材料在航空发动机中的作用。
二、陶瓷基复合材料的特性1.高强度、高刚度、高硬度：陶瓷基复合材料通过引入各种增强纤维，如晶须、颗粒等，显著提高了材料的强度、刚度和硬度，为发动机的高效运转提供了基础。
2.良好的耐高温性能：陶瓷基复合材料具有极佳的热稳定性，能在高温环境下保持较好的力学性能，这对于高温环境下工作的航空发动机至关重要。
3.优秀的抗氧化和耐腐蚀性能：陶瓷基复合材料具有极低的氧化性，即使在高温、氧气环境下也能保持良好的稳定性，大大延长了发动机的使用寿命。
4.良好的热导性和热膨胀系数：陶瓷基复合材料在高温下具有良好的热导性和热膨胀系数，能有效控制发动机的热损失和热应力，提高发动机的工作稳定性。
1.燃烧室：陶瓷基复合材料的高温性能可以承受燃烧室的高温环境，减少了高温导致的发动机磨损，提高了燃烧效率。
2.涡轮叶片：陶瓷基复合材料的高强度、高耐热性、低热膨胀性，使其成为制造高温环境下工作的涡轮叶片的理想材料。
3.整体发动机环件：陶瓷基复合材料的高强度、耐高温、抗氧化等特性，使其成为制造发动机整体环件（如导向器、涡轮外环）的理想材料，大大提高了发动机的性能和可靠性。
4.风扇和压气机：陶瓷基复合材料具有较高的强度和刚度，可以用于制造风扇和压气机等部件，提高了发动机的推力和效率。
5.热屏蔽件：陶瓷基复合材料制成的热屏蔽件可以有效保护发动机的核心部分免受燃烧室高温的影响，提高了整个发动机的性能和可靠性。
四、结论与展望通过以上分析，我们可以看到陶瓷基复合材料在航空发动机中具有广泛的应用前景。
它不仅提高了发动机的性能和可靠性，而且延长了发动机的使用寿命。
然而，陶瓷基复合材料的研发和应用还面临一些挑战，如成本高、生产工艺复杂等问题。
陶瓷基复合材料在飞机上的应用
陶瓷基复合材料在飞机上的应用答案：陶瓷基复合材料在飞机上的应用非常广泛，主要涉及航空航天领域，包括飞机发动机、航天飞机等。
陶瓷基复合材料（CMC）以其优异的耐高温性能、高强度、硬度大、耐磨、抗高温蠕变、低热导率、低热膨胀系数、耐化学腐蚀等特点，在航空领域得到了广泛应用。
例如，美国NASA在航天飞机上采用了碳化硅陶瓷基复合材料制造燃料泵的泵壳，显著提高了耐高温性能和使用寿命。
波音公司也成功地将陶瓷基复合材料应用于飞机发动机的制造中，有效提升了发动机的性能和可靠性。
此外，陶瓷基复合材料还用于制造航天飞机的鼻锥、机翼前缘及其他高温部件，以及飞机上的制动器，显著减轻了飞机的重量。
为了防止氧化，可采用涂层陶瓷对航天飞机上的CMC施加保护或用浸喷法使CMC防氧化寿命大大提高。
在航空发动机方面，陶瓷基复合材料具有巨大的应用潜力。
它们能够承受1000°～1500℃的高温，且结构耐久性更好。
CMC的固有断裂韧性和损伤容限高，适用于燃气涡轮发动机热端部件，能在较高的涡轮进口温度和较少的冷却空气下运行，显著改善发动机效率和耗油率。
目前，陶瓷基复合材料在航空发动机中的应用主要集中在发动机燃烧室及内衬、涡轮外环、涡轮转子叶片、导向叶片、喷管鱼鳞片、加力燃烧室等热端部件。
其中，CMC高压涡轮转子叶片的研制代表了当前CMC技术发展与应用的最高水平。
国外在陶瓷基复合材料在航空发动机上的研究时间较长，成果较多。
美、俄、英等国投入巨大人力物力，力争占领以SiC/SiC复合材料为代表的先进武器装备材料技术制高点。
例如，美国航空航天局（NASA）在“超高效发动机技术”（UEET）项目下，开发了能承受涡轮进口温度1649℃的CMC发动机热端结构，冷却需求量比同类高温合金部件减少15%～25%。
这表明CMC在航空发动机热端部件的应用取得了新突破，展现了其在未来军民用航空发动机的广泛应用前景。
陶瓷基复合材料的研究现状与发展前景
陶瓷基复合材料的研究现状与发展前景目前，陶瓷基复合材料的研究主要集中在以下几个方面：1.多相复合材料的设计与制备：陶瓷基复合材料通常由陶瓷基质和强化相组成，通过调控两者之间的相互作用，可以实现材料性能的优化。
目前，研究者们通过改变不同相的比例、尺寸和形态，以及引入适量的界面相来实现复合材料的设计。
此外，也有学者通过设计多层结构、梯度结构和纳米结构等方法来增加材料的界面面积和界面结合强度，从而提高材料的力学性能和耐磨性能。
2.陶瓷基复合材料的性能改善：陶瓷基复合材料的一个主要目标是提高其力学性能和耐磨性能。
为此，研究者在陶瓷基复合材料中引入了各种强化相，如碳化硅、碳化硼、氮化硅等，以提高材料的硬度和强度。
此外，还有学者通过控制复合材料的纤维方向、制备多孔材料等方法，来改善材料的韧性和抗撞击性能。
同时，还有部分研究者在陶瓷基复合材料中引入纳米颗粒、纳米管道和纳米纤维等，以提高材料的导电性、导热性和光学性能。
3.陶瓷基复合材料的制备技术：陶瓷基复合材料的制备通常包括两个步骤，即原料的混合和制备过程的选择。
在混合过程中，常用的方法包括干法混合、湿法混合和机械合金化等。
而在制备过程的选择上，常用的方法包括烧结、热压、热等静压、溶胶凝胶法、化学气相沉积等。
在制备技术方面，人们的研究重点主要集中在提高材料的致密性、结晶度和尺寸的控制等方面。
陶瓷基复合材料在各个领域中都有广泛的应用前景。
例如，在航空航天领域，陶瓷基复合材料可以用于制造高温结构件、涡轮叶片和发动机喷嘴等部件，以提高其耐高温和高应力环境下的性能。
在电子设备领域，陶瓷基复合材料可以用于制造封装材料、电阻器和散热器等器件，以提高其耐高温和导热性能。
在汽车制造领域，陶瓷基复合材料可以用于制造发动机和刹车系统等重要零部件，以提高其耐磨和耐蚀性能。
综上所述，陶瓷基复合材料是一种性能优异、应用前景广阔的材料。
通过不断地改进材料的设计和制备技术，陶瓷基复合材料有望在各个领域中得到更广泛的应用。
陶瓷基复合材料的性质及其应用前景
陶瓷基复合材料的性质及其应用前景陶瓷基复合材料是一种新型的复合材料，它由陶瓷基体和增强材料组成。
其特点是硬度高、强度大、耐高温、耐腐蚀、绝缘性能好等。
由于其独特的性质，陶瓷基复合材料在航空航天、汽车制造、电子和电力工业等领域都有广泛的应用。
一、陶瓷基复合材料的组成陶瓷基复合材料由陶瓷基体和增强材料组成。
其中，陶瓷基体通常采用氧化物陶瓷或碳化物陶瓷，而增强材料则可以选择纤维材料、颗粒材料、层板材料等。
陶瓷基复合材料的制备方法很多，主要包括热压、热等静压、拉伸成型等。
二、陶瓷基复合材料的性质1. 高硬度由于陶瓷基复合材料的基体是陶瓷，因此具有非常高的硬度。
事实上，某些陶瓷基复合材料的硬度可以接近金刚石，达到20GPa以上。
这一优异的性能意味着它们可以耐受高度的磨损和冲击，适用于大多数需要高耐久性的应用领域。
2. 高强度在增强材料的加入下，陶瓷基复合材料具有很高的强度和刚性。
因此，它们可以承受非常大的载荷，并在极端条件下工作。
这种性质使它们成为航空航天、汽车制造和电力工业等相关领域中理想的结构材料。
3. 耐高温陶瓷基复合材料具有非常好的耐高温性能。
在高温环境下，它们保持不失效、不变形等特性。
因此，它们被广泛应用于航空航天、汽车制造等需要高温稳定性能的领域。
4. 耐腐蚀陶瓷基复合材料还具有良好的耐腐蚀性能。
在强酸、强碱、高浓度的腐蚀性环境下，它们仍然可以保持稳定。
这一性质使它们成为化工、电力工业领域中的理想材料。
5. 绝缘性能好陶瓷基复合材料具有很好的绝缘性能，因此广泛运用于电子和电力工业中。
它们可以承受高电压、高电流的特性，同时在工作过程中不会导电或产生电磁干扰。
三、陶瓷基复合材料的应用前景由于其优异的性能和多功能性，陶瓷基复合材料在多个领域都有很广泛的应用前景。
以下是一些典型应用案例：1. 航空航天陶瓷基复合材料可以用于制作飞机、火箭、导弹的部件，如机身、引擎、导向器等。
因为它们的低重量、高强度和耐高温性质可以降低飞行设备的质量和提高操作效率。
航空发动机用陶瓷基复合材料研究进展
随着航空发动机性能的不断提高，对于先进材料的需求也日趋迫切。
近年来，各大发动机厂商均加大投入力度，瞄准新一代耐高温材料——陶瓷基复合材料（CMC）。
陶瓷基复合材料（CMC）由于具备低密度、耐高温、抗氧化等特性，成为航空发动机用高温材料的热点。
发动机的高温部件主要包括燃烧室、高/低压涡轮及喷管等，其中高/低压涡轮部件主要包含导向器叶片、转子叶片及涡轮外环。
在应用陶瓷基复合材料之前，这些部件主要采用高温合金，其耐温能力发展变化如图1所示。
从图中可以看出，从20世纪40年代开始，高温合金的耐温能力逐渐提升，尤其是在20世纪40—50年代，锻造高温合金的耐温能力提升明显，之后处于缓慢提升期，基本上每10年增加约35℃。
目前，高温合金的耐温极限维持在1100℃附近，而陶瓷基复合材料的应用将发动机部件的耐温能力提升至1200～1350℃，并且陶瓷基复合材料构件质量通常为镍基高温合金构件质量的1/4～1/3，不仅可以通过提高构件的工作温度提高燃油经济性，还可以通过减轻质量实现燃油经济性的提高。
图1 在拉伸载荷137MPa，持久寿命1000h条件下，材料所能承受的温度极限航空发动机用陶瓷基复合材料目前主要包含两大类：一类是碳化硅纤维增强的碳化硅基复合材料（SiC/SiC复合材料），包括衍生出的SiBCN、SiCN基复合材料等；另一类是氧化物纤维增强的氧化物基复合材料（OX/OX复合材料），主要是氧化铝纤维增强的氧化铝基复合材料。
这两类复合材料的特点有所不同，SiC/SiC复合材料主要特点是密度低（密度为2.1～2.8 g/cm3）、耐高温（1200～1350℃可长时使用），主要应用于发动机高温热端部件，如燃烧室、高/低压涡轮等；OX/OX复合材料长时耐温能力约为1150℃，略低于前者，其密度通常在2.5～2.8 g/cm3，其与SiC/SiC复合材料相比的优势之一是成本相对较低，主要应用于发动机的喷管及小型发动机的高温部位。
金属陶瓷复合材料的研究进展
金属陶瓷复合材料的研究进展金属陶瓷复合材料是指以金属为基体，通过添加陶瓷颗粒或纤维等增强相，形成的具有金属和陶瓷两种性质的复合材料。
这种复合材料具有很高的综合性能，广泛应用于航空航天、汽车工业、电子工业等领域。
本文将对金属陶瓷复合材料的研究进展进行探讨。
一、金属陶瓷复合材料的分类金属陶瓷复合材料可以根据金属基体和陶瓷增强相的性质以及相互间的化学反应进行分类。
根据金属基体的性质，复合材料可以分为铝基复合材料、镁基复合材料、钛基复合材料等。
根据陶瓷增强相的性质，复合材料可以分为氧化物基、非氧化物基等。
根据金属和陶瓷之间的化学反应，复合材料可以分为无反应型、反应型等。
二、金属陶瓷复合材料的制备方法制备金属陶瓷复合材料的方法主要包括粉末冶金法、熔融渗透法、化学气相沉积法等。
粉末冶金法是最常用的制备方法之一，其过程包括原料粉末的混合、压制成型、烧结等步骤。
熔融渗透法则是将陶瓷颗粒放置在金属基体上，通过熔融金属的渗透作用，使陶瓷颗粒与金属基体结合。
化学气相沉积法是利用气相反应生成陶瓷薄膜，然后将金属基体浸入薄膜中形成复合材料。
三、金属陶瓷复合材料的性能与应用金属陶瓷复合材料具有独特的性能，包括高温抗氧化性能、耐磨性、耐腐蚀性、高强度和低密度等。
这些性能使得金属陶瓷复合材料在航空航天领域得到广泛应用，例如用于制造航空发动机叶片、导向叶片等。
在汽车工业中，金属陶瓷复合材料可以用于制造汽车引擎部件和刹车系统等。
此外，在电子工业中，金属陶瓷复合材料也可用于制造电子元件的封装材料。
四、金属陶瓷复合材料的挑战与展望尽管金属陶瓷复合材料在各个领域中已经取得了巨大的成功，但仍然面临一些挑战。
首先，制备过程中存在的难度和复杂性需要进一步解决。
其次，复合材料的性能一直在不断提高，但仍需要进行更深入的研究和改进。
最后，金属陶瓷复合材料的成本仍然较高，需要寻找更加经济有效的制备方法。
展望未来，金属陶瓷复合材料将继续发展，并在更多的领域中得到应用。
先进陶瓷材料 在航空航天领域 的应用与发展趋势 探讨
先进陶瓷材料在航空航天领域的应用与发展趋势探讨航空航天领域作为科技进步的标志之一，对材料的性能要求极高。
其中，先进陶瓷材料以其出色的物理、化学和机械性能在航空航天领域中得到广泛应用。
本文将讨论先进陶瓷材料在航空航天领域应用的现状和未来发展趋势。
先进陶瓷材料在航空航天领域具有许多独特的优势。
首先，先进陶瓷材料具有出色的高温性能。
高强度、高硬度和耐高温的特性使得它们能够承受极端的温度和压力环境，这在航空航天领域中尤为重要。
其次，先进陶瓷材料具有出色的耐腐蚀性能。
在航天器的推进系统和结构材料中，陶瓷材料可以抵御氧化、磨损、腐蚀和压力等不良环境的侵蚀。
此外，先进陶瓷材料还具有轻量化的特点，可以减轻航天器的重量，提高其载荷能力和燃料效率。
目前，先进陶瓷材料在航空航天领域主要应用于以下几个方面。
首先是发动机部件。
陶瓷复合材料被广泛应用于航空发动机的高温结构部件中，如涡轮叶片、涡轮转盘和燃烧室壁等。
这些部件要求耐高温、耐磨损和耐腐蚀，而陶瓷材料的优异性能正好能够满足这些要求。
其次是导向系统。
陶瓷轴承和磁悬浮技术的应用使得航天器能够在高速、高温和高精度环境下稳定运行。
再次是热防护材料。
陶瓷热防护材料可以接受高热流密度，确保航天器在大气层再入过程中不受热烧灼或损坏。
最后是航空器外壳和结构件。
陶瓷复合材料可以减少航空器的重量，并提供良好的抗冲击和抗磨损性能，以确保航天器的安全和可靠性。
然而，尽管先进陶瓷材料在航空航天领域中的应用已经取得了一定的成就，但仍然面临一些挑战，限制了其进一步发展。
首先是制造工艺。
陶瓷材料的制造过程较为复杂，包括高温烧结、成型和精加工等步骤，制造成本高且易造成材料的裂纹和缺陷。
其次是材料的可靠性和寿命。
陶瓷材料容易出现疲劳和开裂等问题，影响其在航空航天领域的应用。
此外，陶瓷材料与金属材料之间的界面问题也需要得到解决，以改善不同材料之间的粘结力和相容性。
为了克服这些挑战，先进陶瓷材料在航空航天领域的发展趋势主要有两个方向。
陶瓷基复合材料的研究进展
陶瓷基复合材料的研究进展陶瓷基复合材料是一种由陶瓷基体和增强相组成的复合材料。
它具有优异的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、汽车、能源和电子等领域。
近年来，随着工业技术的不断进步和新材料的开发，陶瓷基复合材料的研究也迎来了新的发展。
本文将介绍陶瓷基复合材料的研究进展，并着重探讨其在不同应用领域的应用前景。
陶瓷基复合材料具有优异的力学性能和耐化学腐蚀性能，特别适用于高温和腐蚀环境下的工作条件。
它可以通过改变增强相的种类和含量，以及调节烧结工艺等方法来调控材料的性能。
目前，常用于增强相的材料有碳纤维、陶瓷纤维和金属颗粒等。
这些增强相的加入可以有效地提高材料的强度、刚度和韧性，使得陶瓷基复合材料具有更广泛的应用前景。
在航空航天领域，陶瓷基复合材料被广泛应用于发动机、燃烧室和导弹等部件的制造中。
由于其出色的热稳定性和高温强度，陶瓷基复合材料可以承受高温气流的冲击和高速气流的侵蚀，从而提高了航空发动机的工作效率和可靠性。
此外，陶瓷基复合材料还可以用于航天器的重要结构件，以减轻重量、提高载荷能力，并增强其抗碎裂和抗高温气态氧化腐蚀的能力。
在汽车领域，陶瓷基复合材料被广泛应用于制动系统、发动机零部件和排气系统等。
相比于传统的金属材料，陶瓷基复合材料具有更好的耐磨损性能和抗腐蚀性能，可以大大提高制动系统的使用寿命和安全性能。
此外，陶瓷基复合材料还可以用于汽车发动机零部件的制造，如活塞环、曲轴轴承和气门等，以提高发动机的效率和可靠性。
在能源领域，陶瓷基复合材料被广泛应用于燃料电池、核能和太阳能等领域。
燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，而陶瓷基复合材料可以用于制作燃料电池的电解质膜和电极材料，以提高其电导率和稳定性。
此外，陶瓷基复合材料还可以用于核能和太阳能的应用中，例如核反应堆的结构材料和太阳能电池的光伏材料。
总结起来，陶瓷基复合材料在航空航天、汽车、能源和电子等领域具有广泛的应用前景。
随着工业技术的不断进步和新材料的开发，陶瓷基复合材料的性能和应用范围将进一步提高。
陶瓷基复合材料的研究进展及应用
陶瓷基复合材料的研究进展及应用一、引言陶瓷基复合材料是一种新型的材料，具有高硬度、高强度、高温稳定性等优点，在航空航天、汽车制造、电子器件等领域有广泛的应用。
本文将对陶瓷基复合材料的研究进展及应用进行详细的介绍。
二、陶瓷基复合材料的定义陶瓷基复合材料是以陶瓷为基础，添加多种增强剂和填充剂，通过化学反应或物理方法制备而成的一种新型复合材料。
其主要特点是具有高硬度、高强度、高温稳定性等优点。
三、陶瓷基复合材料的分类根据增强剂和填充剂的不同，可以将陶瓷基复合材料分为以下几类：1. 碳纤维增强陶瓷基复合材料：碳纤维作为增强剂，可以提高材料的强度和刚度。
2. 硅酸盐增强陶瓷基复合材料：硅酸盐作为填充剂，可以提高材料的耐火性能和抗氧化性能。
3. 陶瓷颗粒增强陶瓷基复合材料：陶瓷颗粒作为填充剂，可以提高材料的耐磨性和耐蚀性。
四、陶瓷基复合材料的制备方法陶瓷基复合材料的制备方法包括以下几种：1. 热压法：将预先加工好的增强剂和填充剂与陶瓷粉末混合均匀，然后在高温高压下进行热压，使其形成一体化的复合材料。
2. 热处理法：将预先加工好的增强剂和填充剂与陶瓷粉末混合均匀，然后在高温下进行热处理，使其形成一体化的复合材料。
3. 溶胶-凝胶法：通过溶胶-凝胶反应制备出纳米级别的氧化物粉末，再将其与增强剂和填充剂混合均匀，最后通过加热处理使其形成一体化的复合材料。
五、陶瓷基复合材料的应用由于其具有高硬度、高强度、高温稳定性等优点，陶瓷基复合材料在以下领域有广泛的应用：1. 航空航天领域：陶瓷基复合材料可以用于制造飞机发动机叶片、导向叶片等高温部件。
2. 汽车制造领域：陶瓷基复合材料可以用于制造汽车刹车盘、排气管等高温部件。
3. 电子器件领域：陶瓷基复合材料可以用于制造高压电容器、电子封装等部件。
六、结论随着科学技术的不断发展，陶瓷基复合材料将有更广泛的应用前景。
本文介绍了其定义、分类、制备方法和应用领域，相信对读者对该材料有更深入的了解。
行业研究报告-陶瓷基复合材料（CMC）与碳化硅纤维专题
陶瓷基复合材料(CMC)与碳化硅纤维核心观点：●更高的高温特性、更低的密度，CMC材料成为新型大推重比发动机理想材料。
发展更高效率发动机的关键在于提高工作温度，而提高工作温度之关键又取决于材料的研制，因此具有耐高温、低密度、抗氧化、抗腐蚀、耐磨损等一系列优越性能的CMC材料，成为了新型高推重比航空发动机、空天飞机等重要武器装备高温部件的理想材料。
在航空发动机上，CMC材料主要用于热端部件，如喷管、燃烧室火焰筒、低压涡轮静子叶片和喷管调节片等，并逐步探索在低压涡轮转子叶片的应用，在高压载荷区域的应用尚在探索期。
●碳化硅纤维是制备CMC材料的重要原材料。
CMC材料主要由增强纤维、陶瓷基体、界面层制备而成。
其中，碳化硅纤维的研制技术处于快速发展中，且其作为增强纤维能够为CMC材料带来更好的耐热性能，是制备CMC材料的重要原材料，正日益受到航空发动机领域的关注。
●国外已发展出三代碳化硅纤维，国内已突破各项关键技术，进行一二代产品产业化生产。
目前，国外已发展出三代碳化硅纤维，并实现了三代产品的产业化。
国内正以产学研模式开展工艺的创新与技术的产业化，已突破制备过程的各项关键技术，初步实现了一、二代产品的产业化。
国防科技大学是中国最早进行碳化硅纤维研制的单位，目前已与苏州赛菲、宁波众兴新材展开合作；此外，厦门大学已于2015年3月与火炬电子签署《技术（技术秘密）独占许可合同》展开合作。
●CMC材料应用范围广阔，重点应用领域航空航天将推动CMC产业发展。
强军政策下，航空/航天发动机作为飞机与火箭的“心脏”，将成为现代化武器装备体系的重要一环。
“两机”专项的启动，也将推动中国航空发动机的研制与生产。
CMC材料是大推重比发动机热端部件的理想材料，航空航天对于大推重比发动机的需求将直接拉动CMC材料的需求。
此外，除了航空/航天发动机的热端部件，CMC材料还在刹车片、卫星光机构件、热防护结构、核电设备构件、光伏/电子构件等领域有着较广泛的应用。
陶瓷基复合材料的研究进展及应用
陶瓷基复合材料的研究进展及应用
陶瓷基复合材料是一类由陶瓷基体和其他增强相组成的新型材料，具有高温、耐磨、耐腐蚀等优异性能。
随着材料科学和工程技术的不断发展，陶瓷基复合材料在各个领域都得到了广泛的应用。
1. 陶瓷基复合材料的研究进展
近年来，针对陶瓷基复合材料的研究越来越深入，取得了一系列重要的进展。
首先，在材料的组成方面，研究人员通过添加不同的增强相，如纤维、颗粒和纳米材料等，有效地提高了陶瓷基复合材料的力学性能和导热性能。
其次，研究人员对陶瓷基复合材料的制备工艺进行了改进和优化，例如采用热压烧结、等离子烧结和化学气相沉积等方法，以获得更高的致密度和均匀的微观结构。
此外，利用先进的表征技术，如扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X 射线衍射仪等，研究人员能够深入了解陶瓷基复合材料的微观结构和相互作用机制。
2. 陶瓷基复合材料的应用
陶瓷基复合材料在诸多领域都有广泛的应用。
首先，在航空航天领域，陶瓷基复合材料因其轻质、高强度和抗腐蚀等特点被用于制作航空发动机和燃气涡轮等零部件。
其次，在能源领域，陶瓷基复合材料因其优异的耐高温性能被广泛应用于核能、太阳能和化学能源等方面，用于制作核反应堆壳体、太阳能电池板和燃料电池等。
此外，陶瓷基复合材料还在汽车制造、电子器件、医疗设备和化工等领域得到了应用，例如用于制作汽车刹车系统、电子封装材料和人工关节等。
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陶瓷基复合材料的研究进展及其在航空发动机上的应用摘要：综述了陶瓷基复合材料(CMCs) 的研究进展。
就CMCs的增韧机理、制备工艺和其在航空发动机上的应用进展作了详细介绍。
阐述了CMCs研究和应用中存在的问题。
最后，指出了CMCs的发展目标和方向。
关键词：陶瓷基复合材料；航空发动机；增韧机理；制备工艺The Research Development of Ceramic Matrix Compositesand Its Application on AeroengineAbstract: The development and research status of ceramic matrix composites were reviewed in this paper. The main topics include the toughening mechanisms, the preparation progress and the application on aeroengine were introduced comprehensively. Also, the problems in the research and application of CMCs were presented. Finally, the future research aims and directions were proposed.Keywords: Ceramic matrix composites, Aeroengine, Fiber toughening,Preparation progress1 引言推重比作为发动机的核心参数，其直接影响发动机的性能，进而直接影响飞机的各项性能指标。
高推重比航空发动机是发展新一代战斗机的基础，提高发动机的工作温度和降低结构重量是提高推重比的有效途径[1]。
现有推重比10一级的发动机涡轮进口温度达到了1500~1700℃，如M88-2型发动机涡轮进口温度达到1577℃，F119型发动机涡轮进口温度达到1700℃左右，而推重比15~20一级发动机涡轮进口温度将达到1800~2100℃，这远远超过了发动机中高温合金材料的熔点温度。
目前，耐热性能最好的镍基高温合金材料工作温度达到1100℃左右，而且必须采用隔热涂层，同时设计先进的冷却结构。
在此需求之下，迫切需要发展新一代耐高温、低密度、低膨胀、高性能的结构材料[2]。
在各类型新型耐高温材料中，陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites, CMCs)材料具有高的熔点、刚度、硬度和高温强度，并且抗蠕变，疲劳性能好。
其不仅克服了金属材料密度高和耐温低，而且克服了结构陶瓷脆性大和可靠性差，碳/碳复合材料抗氧化性差和强度低等缺点，尤其作为航空航天发动机需要承受极高温度的特殊部位的结构用材料具有很大潜力[3,4]。
CMCs是以陶瓷材料为基体，以陶瓷纤维、晶须、晶片或颗粒为补强体，通过适当的复合工艺制备且性能可设计的一类新型材料，又称为多相复合陶瓷(Multiphase Composite Ceramic)，包括纤维(或晶须)增韧陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷及纳米陶瓷复合材料[5]。
本文主要介绍连续纤维增强陶瓷基复合材料。
连续纤维增强陶瓷基复合材料保留了陶瓷材料耐高温、抗氧化、耐磨耗、耐腐蚀等优点的同时，充分发挥陶瓷纤维增强增韧作用，克服了陶瓷材料断裂韧性低和抗外部冲击载荷性能差的先天缺陷。
相比合金基复合材料，CMCs工作温度高达1650℃，不仅可以通过减少冷却气流，提高涡轮热效率，而且降低结构复杂性和制造难度。
此外，CMCs密度约为耐高温镍基合金的1/4~1/3，钨基合金的1/10~1/9，可以大大减轻发动机结构质量，降低油耗的同时提高推重比。
2 CMCs国内外研究进展70 代初，由于认识到单体碳化硅、氮化硅等陶瓷材料的性能还较难实现高温热机应用的现实，J. Aveston在纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金属基复合材料基础上，首次提出了纤维增强陶瓷基复合材料(FRCMCs)的概念[6]。
八十年代以来，高模量高强碳纤维、氧化铝纤维和抗高温氧化性能良好的碳化硅纤维的出现，以及性能优越且低成本的 SiC晶须的商业化生产，使纤维及须增韧陶瓷复合材料等一跃成为令人瞩目的新材料[7]。
1973 年，Levitt S. R.首次以LAS 玻璃为基体材料制得了高强度碳纤维增强玻璃基复合材料[8]。
80 年代中期，E. Fitzer 等[9]和P. J .Lamicq 等[10]将化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD)工艺引入 FRCMCs 的制备中，制得了高性能的碳化硅纤维增强SiC 复合材料，从而全面推动了FRCMCs的研究工作。
在当时，美国已有很多研究单位从事陶瓷基复合材料的研究和应用工作，其中有UTRC、Oak Ridge 国家实验室、伊利诺斯大学、MIT、福特汽车公司等。
此外，美国NASA 制定的先进高温热机材料计、DOE/NASA 的先进涡轮技术应用计划(ATTAP)、美国国家宇航计划(NASP)都把高温结构陶瓷基复合材料作为重点研究对象，其研制目标是将发动机热端部件的使用温度提高到1650 ℃或更高[11]，从而提高发动机涡轮进口温度，达到节能、减重、提高推重比和延长寿命的目的，满足军事和民用热机的需要。
日本对这种高性能结构材料也极其重视，大阪工业技术研究所，东京工业大学和日产、三菱等汽车公司进行了陶瓷复料及其结构应用研究[12]。
1972 年，我国上海硅酸盐研究所率先开展此项研究，经较广泛地搜探各种可能的纤维或晶须与陶瓷基体在化学上的相容性之后，首先选择了碳纤维补强石英作为研究对象，研制成功相应的复合材料[13]。
此后，航空材料所、北京航空航天大学、西北工业大学、清华大学、国防科技大学等相继开展了各种陶瓷基复合材料的研究工作。
目前，世界各国尤其是美国、日本、欧共体国家等都对CMCs的制备工艺及增韧机制进行了大量的研究，并取得了一些重要成果。
已经制备和通过试验的航空发动机CMCs构件主要有：燃烧室内衬套(combustor liner)、燃烧室筒(Combustor can )、翼或螺旋桨前缘(leading edge)、喷口导流叶片(guide vane)、涡轮叶片(turbine vane)、涡轮壳环(turbine shroudring)等[14,15]。
在CMCs的研究中，研究最多的主要是纤维增强陶瓷基复合材料，主要包括碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC) 、碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)以及氧化物/氧化物陶瓷基复合材料[16,17]。
国外学者Schneider 等[18]对莫来石纤维增强莫来石CMCs进行了系统的研究，已能制备和加工异形复杂构件，制备的燃烧室隔热瓦已通过模拟试验。
Carellie 等[19]对多孔氧化物CMCs 的研究较为深入，利用陶瓷浆料浸渍-缠绕工艺制备的Nextel 720 纤维增强的多孔莫来石和氧化铝CMCs 的室温拉伸强度约为 149 MPa，1200 ℃处理1000 h 后强度保留率高达 97.3%。
Kikuo等[20]通过泥浆浸渍/热压法制备Cf/SiC复合材料。
在真空条件下，其室温弯曲强度和断裂韧性分别为420 MPa 和13 MPa·m 1/2；在 1400～1600 ℃时分别为 600 MPa 和 20 MPa·m1/2，由于断裂转移和界面结合减弱导致纤维拔出的增加，高温下材料的力学性能得以提高。
Eric P. bouillon等[21]分别用 Cf/Si-C-B和 SiCf /Si-C-B材料制备了 6个喷管密封片，并在 F100-PW-229 发动机加力状态下做了600h和 1000h试验，构件没有破坏。
由于工艺和原料的限制以及技术保密等原因，国内关于CMCs应用的公开报道较少，大多处于试验探究阶段。
肖鹏等[22]制备的 C/C-SiC复合材料在中等能载(1.5 kJ/cm2) 条件下摩擦系数较高，磨损量较低，具有优良的摩擦磨损性能。
为提升连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(CMCs-SiC)的抗氧化性，徐永东等人[23, 24]制备三维碳/碳化硅复合材料，测试了的组织与力学性能，验证了其组织自愈合机制，探究涂层表面缺陷的影响以及生成的氧化物薄膜厚度的时间的关系。
梅辉[25]，郭洪宝[26]等报道了有关三维和二维编制 Cf/SiC 复合材料的拉压性能和断裂韧性研究的理论和实验结果，两者均表明，Cf/SiC 复合材料具有优异的力学性能。
此外，国防科技大学陈朝辉课题组[27]采用 PIP 工艺制备的 Cf/SiC 复合材料于 2005 年成功通过液体火箭发动机热试车考核，产品性能优异，现已实现小批量生产与应用。
3 CMCs的增韧机理[28,29]为改善陶瓷材料的力学性能，特别是脆性，CMCs采取的增韧形式主要有相变增韧、颗粒弥散增韧和纤维增韧。
在CMCs的几种增韧形式中，由于通常采用的 ZrO2相变增韧陶瓷在高温(900 ℃以上)时会失去相变增韧的作用，颗粒( 微米级) 增韧陶瓷的效果目前仍比较有限，较难满足航空发动机的高温环境。
相比之下，纤维增韧陶瓷基复合材料表现出更为优异的耐高温以及力学性能。
因此，本文主要探究FRCMCs的增韧机理。
陶瓷材料断裂过程的实质是表面能增加的过程，FRCMCs 断裂时通过纤维拔出、桥联、脱粘和断裂，以及裂纹的微化、弯曲、偏转等方式提升其断裂时表面能增量，从而使其韧性得到很大提高，图1为FRCMCs增韧机制示意图。
图1 FRCMCs增韧机制示意图Fig. 1 Schematic diagram of toughening mechanism of FRCMCs 在上述几种断裂机制中，纤维拔出是FRCMCs的最主要增韧机制，通过纤维拔出过程的摩擦耗能，使复合材料的断裂功增大，纤维拔出过程的耗能取决于纤维拔出长度和脱粘面的滑移阻力，滑移阻力过大，纤维拔出长度较短，增韧效果不好，如果滑移阻力过小，尽管纤维拔出较长，但摩擦做功较小，增韧效果也不好，反而强度较低。
纤维拔出长度取决于纤维强度分布、界面滑移阻力。
因此，在构组纤维增韧陶瓷基复合材料时，应该考虑: 纤维的强度和模量高于基体，同时要求纤维强度具有一定的 Weibull 分布；纤维与基体之间具有良好的化学相容性和物理性能匹配；界面结合强度适中，既能保证载荷传递，又能在裂纹扩展中适当解离，又能有较长的纤维拔出，达到理想的增韧效果。