陶瓷基复合材料发展前景大 2022陶瓷基复合材料发展现状及趋势分析

陶瓷基复合材料发展前景大 2022陶瓷基复合材料发展现状及趋势分析

近日，国产航空发动机就传来好消息。西北工业大学研制的国产陶瓷基复合材料整体涡轮盘成功完成首次空中验证。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。陶瓷基复合材料是未来航空发动机最有前景的材料之一，是提高航空发动机性能的关键材料。

陶瓷基复合材料(CMC)指的是在SiC陶瓷基体中引入SiC纤维形成的增强材料，其弥补了陶瓷材料的缺陷，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀、抗冲击等性能，目前市场中应用需求较高的陶瓷基复合材料主要有碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基(SiC/SiC)和碳纤维增强碳化硅陶瓷基(C/SiC)复合材料，其中前者应用更为广泛。利用陶瓷基复合材料制成的高温涡轮可以提高涡轮前温度，增加发动机推力。由于燃料室温度更度，燃料燃料更加充分，能量施放更多，也有利于降低油耗。

陶瓷基复合材料可应用在航空发动机、航天发动机、飞行器防热结构、太空轻质结构、刹车制动、核能、光伏电子等多个领域，当前主要应用在航空航天领域，生产发动机燃烧室内衬、喷口导流叶片等产品。

《第十四个五年规划和2035年远景目标纲要(草案)》发布，有两个重点：一个是军备列装换代加速，一个是关键技术的研发突破。军工新材料在近三年的业绩增速可以得出，新材料、信息化、航空三个细分领域增长最快。

军工新材料是新一代武器装备的物质基础，也是军用高技术的重要组成部分。军工材料种类较多，包括高强钢、钛合金、高温合金等金属材料以及碳纤维复合材料、石英纤维、无机碳材料等非金属材料，根据国家发改委印发的《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020年)》显示，钛合金、碳纤维复合材料和高温合金三个品种入选军工新材料。

航空发动机技术人员认为发动机涡轮前温度提高100度，发动机推力可以提高20%左右，可以说效果显著。根据业内人士预测，第6代战斗机采用的高推重比发动机涡轮前温度将会突破2000度，这样就对高温涡轮提出了更高的要求。制造耐温度能力更强、重量更轻、使用寿命更高的高温涡轮就成为第6战斗机发动机瓶颈，而陶瓷基复合材料就是制造这种高温涡轮的关键材料。

“十四五”期间，随着军费支出水平提升，以及国家对武器装备更新的重视度提升，武器装备升级将是大势所趋，军工新材料作为新一代武器装备的物质基础，其市场需求也将不断释放。目现代航空发动机是集机械、材料、空气动力、电子等领域技术于一身的技术密集型产品，需要长期艰苦攻关。前陶瓷基复合材料已经在现代航空发动机上得到运用，主要集中在密封和隔热领域，正在向核心机扩展。

在全球中，美国和日本等国家在陶瓷基复合材料领域布局时间较早，拥有技术优势，产品成熟度较高。美国GE、法国SNECMA公司等均在该领域具有竞争优势。我国在陶瓷基复合材料研究方面起步较晚，目前研究多以校企合作和企业合作进行，主要有航天材料及工艺研究所、国防科技大学、西北工业大学、北京航空材料研究院等。总体来看，我国陶瓷基复合材料产业化和应用方面较发达国家存在明显差距，未来国内陶瓷复合材料市场发展潜力巨大。

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