我國在連續纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料研究方面起步相對較晚，近年來(lái)通過(guò)國家項目的支持，目前國內相關(guān)高校和研究單位在航空發(fā)動(dòng)機用連續纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料和構件制造技術(shù)方面已取得可喜的技術(shù)突破，但在材料的工程化應用方面還需在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入的研究?！　?br /> 　1 增強體纖維　　
作為結構材料，盡管碳化硅陶瓷具有耐高溫能力強、抗氧化能力強、抗高溫蠕變性好、線(xiàn)性膨脹系數小等優(yōu)點(diǎn)，但是塑性低、不能承受劇烈的機械沖擊和熱沖擊，嚴重影響了實(shí)際應用。為此，通過(guò)采用連續纖維進(jìn)行增韌/ 增強，提高復合材料強度和韌性。碳化硅纖維與碳纖維相比，在1200℃下其拉伸強度和彈性模量均無(wú)明顯下降，在高溫下具有更好的穩定性，與碳化硅陶瓷基體的匹配性也更好，因此更適合用于制造長(cháng)壽命、高可靠性的航空發(fā)動(dòng)機的構件?！　?br /> 國外已經(jīng)研制出使用溫度1400~1450℃的第三代碳化硅纖維，并已形成商品化。我國目前僅有少數幾家單位能夠生產(chǎn)出使用溫度為1100℃的第一代連續碳化硅纖維。對于長(cháng)期使用溫度為1200~1250℃的第二代碳化硅纖維的連續化制備關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，實(shí)驗室制造的單絲力學(xué)性能指標達到了國外同類(lèi)產(chǎn)品水平，但束絲的性能遠低于國外產(chǎn)品。限于設備能力，還存在電子束交聯(lián)能力低（束絲產(chǎn)量低）、批次質(zhì)量還不夠穩定等問(wèn)題。國產(chǎn)碳化硅纖維的質(zhì)量和產(chǎn)量，嚴重制約了連續碳化硅纖維增強碳化硅材料和構件工程化研究進(jìn)程?！　?br /> 　　2 復合材料與金屬件的連接　　
由于陶瓷基復合材料與所連接的高溫合金連接件之間的線(xiàn)膨脹系數差異很大，在發(fā)動(dòng)機使用過(guò)程中，由于溫度的變化在兩種材料的界面處，會(huì )產(chǎn)生較大殘余熱應力，嚴重影響復合材料的承載能力。在發(fā)動(dòng)機特殊工作狀況下，與外載荷產(chǎn)生的應力相疊加所產(chǎn)生的拉應力可能接近甚至超過(guò)組元或纖維和基體界面的破壞應力，以致復合材料中產(chǎn)生微裂紋，甚至破壞。因此金屬件與復合材料基體之間必須設計特殊的連接以保證兩者的熱膨脹相匹配，特別是在構件從低到高的使用溫度范圍內，其匹配程度決定了復合材料的使用壽命，理想的連接方式是在連接界面附近對復合材料基體中產(chǎn)生適度的壓縮應力，這個(gè)預壓縮應力使脆性較大的陶瓷基體在復合材料承受拉伸載荷時(shí)抵抗變形和開(kāi)裂的能力增加，提高構件的抗疲勞壽命。目前對于復合材料與金屬件的連接多采用鉚接法，但是連接的可靠性還需要在發(fā)動(dòng)機真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的試驗考核?！　?br /> 3 無(wú)損檢測　　
陶瓷基復合材料制造成本通常很高，生產(chǎn)周期長(cháng)，使用環(huán)境對其質(zhì)量要求嚴格，如何有效提高其可靠性是非常迫切的問(wèn)題。采用合適的無(wú)損評價(jià)方法對制造過(guò)程進(jìn)行有效控制、保證成品質(zhì)量和服役期性能，提高產(chǎn)品可靠性都將起到非常關(guān)鍵的作用，連續纖維增強陶瓷基復合材料的工程化應用需要解決構件的無(wú)損檢測技術(shù)。紅外熱成像、X 射線(xiàn)照相和CT 技術(shù)是陶瓷基復合材料常用的3 種無(wú)損檢測方法。3 種方法的技術(shù)特點(diǎn)相比較，紅外熱成像、X 射線(xiàn)照相兩種技術(shù)不受構件的尺寸影響，能夠構建平面圖，并顯示缺陷的所在的位置和大小，成本較低，紅外熱成像技術(shù)對于材料的熱輻射值敏感，能較好地檢測出材料內部的分層、孔隙等缺陷，X 射線(xiàn)照相技術(shù)對材料的密度敏感，能較好地檢測出與材料密度有關(guān)聯(lián)的缺陷，但不能針對該材料容易產(chǎn)生的分層進(jìn)行直觀(guān)的描述；工業(yè)CT 技術(shù)以斷層掃描進(jìn)行分割，并且通過(guò)軟件形成重構圖，對復合材料的裂紋表達有明顯的直觀(guān)效果，可以得到裂紋的位置和大小的定性定量描述，而且對材料的密度分布敏感，但是其取截面進(jìn)行全圖構建的方式不可能面面俱到地反映出實(shí)際構建的所有缺陷，同時(shí)該方法的成本很高。因此，在工程化應用方面，應針對典型構件加強各種無(wú)損檢測方法的研究，積累并建立不同的失效標樣和數據圖譜?！　?br /> 　4 高溫抗氧化涂層　　
航空發(fā)動(dòng)機燃燒室出口的燃氣溫度在1300℃以上，高溫熱端部件基本超出了碳化硅陶瓷基復合材料的長(cháng)期使用溫度，此外燃氣中還有微量的硫化物和水蒸氣，與碳化硅陶瓷基復合材料會(huì )發(fā)生化學(xué)反應，導致材料的穩定性發(fā)生惡化，材料的力學(xué)性能明顯下降。因此，在研究碳化硅陶瓷基復合材料的同時(shí)必須解決高溫抗氧化問(wèn)題。國外相繼開(kāi)發(fā)了二代環(huán)境障涂層，國內相關(guān)研究單位也相繼開(kāi)展了環(huán)境障涂層材料、制備工藝等方面的研究，對環(huán)境障涂層的抗高溫氧化、抗熱沖擊、抗水蒸汽性能及涂層的失效機理和涂層對基體力學(xué)性能的影響等進(jìn)行了研究。目前存在的最大問(wèn)題是最高使用溫度受到限制，只能在1300℃以下安全使用，并且涂層壽命與發(fā)動(dòng)機使用要求相比還有較大差距，應該加大力度研究?！　?br /> 　5 復合材料的修復　　
連續纖維增強陶瓷基復合材料部件的制造成本較高，特別是第二代碳化硅纖維材料成本每千克高達近10萬(wàn)元，考慮到復雜構件制造合格率，構件的制造周期和制造成本都難以適應工程化的要求；而且復合材料構件長(cháng)期工作在高溫燃氣高速沖刷的環(huán)境下，容易出現燒蝕等損傷，因此復合材料的修復研究工作非常重要。但是這方面的研究還非常薄弱，在后續的研究中應該加強和重視這方面的工作，通過(guò)元件和典型件試驗，評估修復部位與基材的相容性、力學(xué)匹配性和疲勞壽命，盡可能地降低復合材料構件的全壽命使用費用，提高經(jīng)濟性。