C919发动机用材：陶瓷基复合材料CMC_材数库资讯

本文介绍了我国民用飞机C919所采用的发动机以及其用材之一陶瓷基复合材料(CMC)的知识及应用。

一、C919发动机

1. 我国民用大飞机C919采用LEAP-X1涡轮扇叶发动机。

该发动机是由美国通用电气与法国赛峰集团合资的CFM国际公司所研制的喷气客机发动机，相比其他发动机具有更好的燃油经济性和更低的二氧化碳排放量。

2. LEAP-X1发动机采用了许多行业内领先的创新性技术：

3. LEAP-X1发动机采用了许多先进材料：

风扇叶片：采用了法国SNECMA公司研制的碳纤维复合材料
涡轮部件：采用了美国通用电气公司研制的陶瓷基复合材料(CMC)，一般认为当发动机推得比达到或者超过15的时候，就需要采用陶瓷基复合材料这样的先进材料确保发动机性能达标。

二、陶瓷基复合材料

1. 陶瓷基复合材料(CMC)包括陶瓷基体和增强体。

2. 陶瓷基复合材料已成为航空发动机用高温新材料。

具有耐高温、高强度、高硬度、低密度、高韧性和耐腐蚀等优点。航空发动机用陶瓷复合材料主要包括两大类：

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），其密度是镍基合金的1/4~1/3，强度则是镍基合金的两倍且耐高温能力提升了100~200℃。

在此之前，航空发动机零部件的材料通常采用高温镍基合金，而目前第三代航空发动机的温度已超过1200°C，达到当前镍基高温合金的温度极限。

SiC/SiC复合材料主要用于发动机高温热端部件，如燃烧室、高/低压涡轮等，是目前研究最为深入、商业化最好的一种CMC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。与SiC/SiC复合材料相比应用偏少，主要集中在发动机的喷管部位（中温/中载件）。

目前，在OX/OX复合材料应用/考核方面开展工作的主要有GE公司、罗罗公司、索拉透平公司（Solar Turbine）以及美国空军。

其中GE公司在30余年的时间里，专注研究如何利用陶瓷基复合材料在性价比较高的情况下的批量生产，以替代之前广泛被使用的镍基合金。

3. 陶瓷基复合材料的典型应用

最早用于隔热瓦，能很好的解决航天飞机在次进入大气层是舱体因与空气摩擦而温度过高的问题。后多用于航空发动机部件，航天飞机部件，如涡轮机燃烧室覆壁、涡轮盘、导向叶片和螺栓等。

美国通用电气公司GE将该复合材料用于飞机涡轮转子叶片，使发动机重量降低了约6%，还能减少冷却系统的重量。

另外，除了陶瓷基复合材料，在航空航天领域还有3种常见的复合材料：

1）碳纤维复合材料：用于机翼、副翼、尾翼、喷灌、火箭壳体

2）玻璃纤维复合材料：用于直升机旋翼

3）碳碳复合材料：用于制动、火箭发动机部件等。

用于提高发动机热效率、汽车制动以及喷涂方面

用于制造机械加工刀具、滑动构件、模具、耐磨轴承等部件。

三、发展和前景

1. 发展

我国在陶瓷基复合材料的以下几个方面取得了重要进展：

2.前景

陶瓷基复合材料在民用航空中的应用正在逐步提高，是提高航空发动机性能的关键材料，是未来航空发动机最有前景的材料之一。

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