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国防高科技重要战略材料CM概况

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国防高科技重要战略材料CM概况
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国防高科技重要战略材料CM概况特种陶瓷材料作为增强纤维特别适用于制备陶瓷基复合材料(CMC),CMC被视为取代航空发动机高温合金、实现减重增效“升级换代材料“之首选.预测未来10年仅航发市场对CMC的需求将递增10倍.高性能特种陶瓷纤维的量产将直接推动相关CMC材料的量产,进而推动中国CMC的大量应用.一、CMC材料概况:航空发动机关键热结构替代用材陶瓷基复合材料(CMC)是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料,具有密度低、耐高温、优异的高温抗氧化性能等显著优势,具体可应用于:1)航空发动机,燃烧室-喷管、整体导向器、整体涡轮、导向叶片、涡轮间过渡机匣、尾喷管等表面温度高、气动载荷大的区域;2),发动机部件等;3)大型运载火箭,扩张段等;4)航天飞机,头部和机翼前缘等.因此,CMC被视为取代航空发动机高温合金、实现减重增效“升级换代材料“之首选.CMC在航空航天、、核工业等高技术领域应用前景非常广阔.CMC与高温合金的性能对比对比项高温合金CMC航空发动机领域应用对比CMC仅为高温合金的1/41/3,用密度7.938.4g/cm323.2g/cm3于燃烧室、调节片/密封片等部件,能够直接减重50%左右。应用CMC能够简化甚至省去冷却耐热性能最好的结构,优化发动机结构,提高发动镍基高温合金材工作温度高耐高温性能机工作温度和使用寿命。在无冷却料工作温度在达1650℃。结构的条件下,可以在1200℃长1100℃左右。期使用。高温抗氧化CMC在高温有氧环境保持较高的性能稳定性,降低了热防护涂层成本。对于军用发动机:提高推重比、降低服役成本是研制焦点.现有推重比10一级的发动机涡轮进口温度达到1500℃;正在研制的推重比12~15的发动机涡轮进口平均温度超过1800℃.然而,目前耐热性能最好的镍基高温合金材料工作温度在1100℃左右,且必须采用隔热涂层以及设计最先进的冷却结构.因此,现有的高温合金材料体系(镍基等)已发展到接近其使用温度的极限,难以满足先进航发的热结构用材需求,CMC工作温度高达1650℃,将成为替代航发高温合金最具应用潜力的材料对于民航发动机降低油耗、提高发动机使用寿命是研制焦点.预测截至2020年飞机飞行燃油成本还会进一步下降29%~31%,其中17%~19%源于发动机特别是受益于陶瓷基复合材料的广泛应用.CMC用于军用发动机F100CMC用于民航发动机Leap-X二、CMC市场空间未来5年国内CMC需求量将达100吨/年.随着中国高推重比航空发动机的定型、空间飞行器技术的迫切需求和快速发展,将大量需要陶瓷基复合材料产品此外,陶瓷基复合材料在民用领域中也已经展现出巨大的发展潜力.预计中国未来5年内对陶瓷基复合材料的需求量将达100吨/年,按照增强纤维占CMC重量30%计算,国内陶瓷纤维的需求量为30吨/年国外CMC在航空发动机的应用层面已逐渐打开,呈现出从低温向高温、从冷端向热端部件、从静子向转子的发展趋势.短期应用目标为:尾喷管、火焰稳定
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