我國在連續(xù)纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料研究方面起步相對(duì)較晚，近年來通過國家項(xiàng)目的支持，目前國內(nèi)相關(guān)高校和研究單位在航空發(fā)動(dòng)機(jī)用連續(xù)纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料和構(gòu)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(yīng)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(qiáng)體纖維　　
作為結(jié)構(gòu)材料，盡管碳化硅陶瓷具有耐高溫能力強(qiáng)、抗氧化能力強(qiáng)、抗高溫蠕變性好、線性膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，但是塑性低、不能承受劇烈的機(jī)械沖擊和熱沖擊，嚴(yán)重影響了實(shí)際應(yīng)用。為此，通過采用連續(xù)纖維進(jìn)行增韌/ 增強(qiáng)，提高復(fù)合材料強(qiáng)度和韌性。碳化硅纖維與碳纖維相比，在1200℃下其拉伸強(qiáng)度和彈性模量均無明顯下降，在高溫下具有更好的穩(wěn)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壽命、高可靠性的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)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(shù)幾家單位能夠生產(chǎn)出使用溫度為1100℃的第一代連續(xù)碳化硅纖維。對(duì)于長期使用溫度為1200~1250℃的第二代碳化硅纖維的連續(xù)化制備關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，實(shí)驗(yàn)室制造的單絲力學(xué)性能指標(biāo)達(dá)到了國外同類產(chǎn)品水平，但束絲的性能遠(yuǎn)低于國外產(chǎn)品。限于設(shè)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(wěn)定等問題。國產(chǎn)碳化硅纖維的質(zhì)量和產(chǎn)量，嚴(yán)重制約了連續(xù)碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅材料和構(gòu)件工程化研究進(jìn)程?！　?br /> 　　2 復(fù)合材料與金屬件的連接　　
由于陶瓷基復(fù)合材料與所連接的高溫合金連接件之間的線膨脹系數(shù)差異很大，在發(fā)動(dòng)機(jī)使用過程中，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(yīng)力，嚴(yán)重影響復(fù)合材料的承載能力。在發(fā)動(dòng)機(jī)特殊工作狀況下，與外載荷產(chǎn)生的應(yīng)力相疊加所產(chǎn)生的拉應(yīng)力可能接近甚至超過組元或纖維和基體界面的破壞應(yīng)力，以致復(fù)合材料中產(chǎn)生微裂紋，甚至破壞。因此金屬件與復(fù)合材料基體之間必須設(shè)計(jì)特殊的連接以保證兩者的熱膨脹相匹配，特別是在構(gòu)件從低到高的使用溫度范圍內(nèi)，其匹配程度決定了復(fù)合材料的使用壽命，理想的連接方式是在連接界面附近對(duì)復(fù)合材料基體中產(chǎn)生適度的壓縮應(yīng)力，這個(gè)預(yù)壓縮應(yīng)力使脆性較大的陶瓷基體在復(fù)合材料承受拉伸載荷時(shí)抵抗變形和開裂的能力增加，提高構(gòu)件的抗疲勞壽命。目前對(duì)于復(fù)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(jī)真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行長時(shí)間的試驗(yàn)考核?！　?br /> 3 無損檢測　　
陶瓷基復(fù)合材料制造成本通常很高，生產(chǎn)周期長，使用環(huán)境對(duì)其質(zhì)量要求嚴(yán)格，如何有效提高其可靠性是非常迫切的問題。采用合適的無損評(píng)價(jià)方法對(duì)制造過程進(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(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的工程化應(yīng)用需要解決構(gòu)件的無損檢測技術(shù)。紅外熱成像、X 射線照相和CT 技術(shù)是陶瓷基復(fù)合材料常用的3 種無損檢測方法。3 種方法的技術(shù)特點(diǎn)相比較，紅外熱成像、X 射線照相兩種技術(shù)不受構(gòu)件的尺寸影響，能夠構(gòu)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(duì)于材料的熱輻射值敏感，能較好地檢測出材料內(nèi)部的分層、孔隙等缺陷，X 射線照相技術(shù)對(duì)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(duì)該材料容易產(chǎn)生的分層進(jìn)行直觀的描述；工業(yè)CT 技術(shù)以斷層掃描進(jìn)行分割，并且通過軟件形成重構(gòu)圖，對(duì)復(fù)合材料的裂紋表達(dá)有明顯的直觀效果，可以得到裂紋的位置和大小的定性定量描述，而且對(duì)材料的密度分布敏感，但是其取截面進(jìn)行全圖構(gòu)建的方式不可能面面俱到地反映出實(shí)際構(gòu)建的所有缺陷，同時(shí)該方法的成本很高。因此，在工程化應(yīng)用方面，應(yīng)針對(duì)典型構(gòu)件加強(qiáng)各種無損檢測方法的研究，積累并建立不同的失效標(biāo)樣和數(shù)據(jù)圖譜?！　?br /> 　4 高溫抗氧化涂層　　
航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室出口的燃?xì)鉁囟仍?300℃以上，高溫?zé)岫瞬考境隽颂蓟杼沾苫鶑?fù)合材料的長期使用溫度，此外燃?xì)庵羞€有微量的硫化物和水蒸氣，與碳化硅陶瓷基復(fù)合材料會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致材料的穩(wěn)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(fù)合材料的同時(shí)必須解決高溫抗氧化問題。國外相繼開發(fā)了二代環(huán)境障涂層，國內(nèi)相關(guān)研究單位也相繼開展了環(huán)境障涂層材料、制備工藝等方面的研究，對(duì)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(jī)理和涂層對(duì)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(jī)使用要求相比還有較大差距，應(yīng)該加大力度研究?！　?br /> 　5 復(fù)合材料的修復(fù)　　
連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)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(dá)近10萬元，考慮到復(fù)雜構(gòu)件制造合格率，構(gòu)件的制造周期和制造成本都難以適應(yīng)工程化的要求；而且復(fù)合材料構(gòu)件長期工作在高溫燃?xì)飧咚贈(zèng)_刷的環(huán)境下，容易出現(xiàn)燒蝕等損傷，因此復(fù)合材料的修復(fù)研究工作非常重要。但是這方面的研究還非常薄弱，在后續(xù)的研究中應(yīng)該加強(qiáng)和重視這方面的工作，通過元件和典型件試驗(yàn)，評(píng)估修復(fù)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(fù)合材料構(gòu)件的全壽命使用費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)性。