航空发动机

先驱体转化法制备SiC 纤维的历程可分为3 代，如表1 所示：

第1代为以日本碳公司（Nippon Carbon）的Nicalon 200 纤维和宇部兴产（UbeIndustries）的Tyranno LOX-M 纤维为代表的高氧碳SiC 纤维，1 代纤维均采用氧化交联方式，最终纤维中的氧质量分数为10%~15%，当使用温度达到1200℃以上，纤维中的SiCxOy相发生分解反应，纳米SiC 晶体长大，导致力学性能急剧下降。

第2 代纤维以日本Nippon Carbon 公司的Hi-Nicalon 纤维和Ube Industries 公司的Tyranno LOX-E、Tyranno ZM 和Tyranno ZE 等低氧、高碳含量SiC 纤维为代表，主要采用电子束交联，第2 代SiC 纤维中氧的质量分数降低，自由碳的质量分数相对较高，SiC 晶粒尺寸较第1 代大，纤维使用温度由1200℃提高到1300℃。

第3 代SiC纤维以Nippon Carbon 的Hi-NicalonType S、Ube Industries 的Tyranno SA以及Dow Corning 的Sylramic 等牌号的近化学计量比SiC 纤维为代表，在组成上接近SiC 化学计量比，游离碳和杂质氧含量明显降低，在结构上表现为高结晶度的SiC 多晶结构，其耐温能力大幅提升至1700℃ [6-7]。


目前国内SiC 纤维研究单位主要有国防科技大学、厦门大学等，生产厂家主要有苏州赛力菲陶纤有限公司（简称苏州赛力菲）。在国家大力支持和科研工作者努力下，已经实现连续第1 代SiC 纤维工程化生产，基本突破第2 代SiC 纤维制备关键技术，未来2~3 年时间内可实现连续第2 代SiC 纤维工程化生产（年产能吨级）。


根据制备工艺的不同，SiC/SiC陶瓷基复合材料的基体SiC 陶瓷原材料来源也有所差异，主要包括聚碳硅烷（PCS）、SiCl4、聚二甲基硅烷等。

其中PCS 在国内主要由国防科技大学和苏州赛力菲生产，对SiCl4 和聚二甲基硅烷，多数化工厂家均有销售。因此有关SiC 陶瓷原材料的研究和生产，本文不再赘述。

先驱体转化法制备SiC 纤维的历程可分为3 代，如表1 所示：

第1代为以日本碳公司（Nippon Carbon）的Nicalon 200 纤维和宇部兴产（UbeIndustries）的Tyranno LOX-M 纤维为代表的高氧碳SiC 纤维，1 代纤维均采用氧化交联方式，最终纤维中的氧质量分数为10%~15%，当使用温度达到1200℃以上，纤维中的SiCxOy相发生分解反应，纳米SiC 晶体长大，导致力学性能急剧下降。

第2 代纤维以日本Nippon Carbon 公司的Hi-Nicalon 纤维和Ube Industries 公司的Tyranno LOX-E、Tyranno ZM 和Tyranno ZE 等低氧、高碳含量SiC 纤维为代表，主要采用电子束交联，第2 代SiC 纤维中氧的质量分数降低，自由碳的质量分数相对较高，SiC 晶粒尺寸较第1 代大，纤维使用温度由1200℃提高到1300℃。

第3 代SiC纤维以Nippon Carbon 的Hi-NicalonType S、Ube Industries 的Tyranno SA以及Dow Corning 的Sylramic 等牌号的近化学计量比SiC 纤维为代表，在组成上接近SiC 化学计量比，游离碳和杂质氧含量明显降低，在结构上表现为高结晶度的SiC 多晶结构，其耐温能力大幅提升至1700℃ [6-7]。


目前国内SiC 纤维研究单位主要有国防科技大学、厦门大学等，生产厂家主要有苏州赛力菲陶纤有限公司（简称苏州赛力菲）。在国家大力支持和科研工作者努力下，已经实现连续第1 代SiC 纤维工程化生产，基本突破第2 代SiC 纤维制备关键技术，未来2~3 年时间内可实现连续第2 代SiC 纤维工程化生产（年产能吨级）。


根据制备工艺的不同，SiC/SiC陶瓷基复合材料的基体SiC 陶瓷原材料来源也有所差异，主要包括聚碳硅烷（PCS）、SiCl4、聚二甲基硅烷等。

其中PCS 在国内主要由国防科技大学和苏州赛力菲生产，对SiCl4 和聚二甲基硅烷，多数化工厂家均有销售。因此有关SiC 陶瓷原材料的研究和生产，本文不再赘述。

SiC/SiC 陶瓷基复合材料制造工艺

SiC/SiC 陶瓷基复合材料的制造工艺主要包括聚合物浸渍裂解工艺（Polymer Infiltrationand Pyrolysis，PIP）、化学气相渗透工艺（ChemicalVapor Infiltration，CVI）和反应浸渗
工艺（Reaction Infiltration，RI）等。

日本和法国分别以PIP 和CVI 技术见长，德国在RMI 技术领域技术世界领先，美国以CVI 和PIP 技术为主，3 种制备工艺的优缺点如表2 所示。

目前在SiC/SiC 陶瓷基复合材料制造工艺领域领先的研究机构主要有法国Boreleaux 大学、美国Oak-Ridge 国家实验室和日本Osaka Prefecture 大学等。

其中法国Boreleaux 大学和美国Oak-Ridge 长期从事化学气相渗透技术，通过控制温度梯度和气体流场，实现纤维预制体沿温度梯度方向均匀沉积化学气相渗透，可以获得高致密度的SiC/SiC 复合材料，进而实现大尺寸、复杂形状构件的制备。

日本OsakaPrefecture 大学等研究机构针对PIP工艺的弱点，采用基体掺杂和先驱体改性等工艺，提高了SiC/SiC 复合材料的高温性能，特别是抗氧化能力。

SiC/SiC 陶瓷基复合材料制造工艺

SiC/SiC 陶瓷基复合材料的制造工艺主要包括聚合物浸渍裂解工艺（Polymer Infiltrationand Pyrolysis，PIP）、化学气相渗透工艺（ChemicalVapor Infiltration，CVI）和反应浸渗
工艺（Reaction Infiltration，RI）等。

日本和法国分别以PIP 和CVI 技术见长，德国在RMI 技术领域技术世界领先，美国以CVI 和PIP 技术为主，3 种制备工艺的优缺点如表2 所示。

目前在SiC/SiC 陶瓷基复合材料制造工艺领域领先的研究机构主要有法国Boreleaux 大学、美国Oak-Ridge 国家实验室和日本Osaka Prefecture 大学等。

其中法国Boreleaux 大学和美国Oak-Ridge 长期从事化学气相渗透技术，通过控制温度梯度和气体流场，实现纤维预制体沿温度梯度方向均匀沉积化学气相渗透，可以获得高致密度的SiC/SiC 复合材料，进而实现大尺寸、复杂形状构件的制备。

日本OsakaPrefecture 大学等研究机构针对PIP工艺的弱点，采用基体掺杂和先驱体改性等工艺，提高了SiC/SiC 复合材料的高温性能，特别是抗氧化能力。

国内SiC/SiC 复合材料构件研制始于20 世纪80 年代，主要研制单位包括中航工业复材中心、航天材料及工艺研究所、西北工业大学、国防科大等单位，目前已经具备构件研制和
小批量生产能力，但在工程产业化方面与西方发达国家尚存在明显差距。

结论

（1）SiC/SiC 复合材料具有低密度、高温性能稳定、低氚渗透率和优异的辐照稳定性，在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。

（2）国内已经突破第2 代SiC 纤维和SiC/SiC 复合材料研制关键技术，具备了构件研制和小批量生产能力，但在工程产业化方面与西方发达国家尚存在明显差距。

国内SiC/SiC 复合材料构件研制始于20 世纪80 年代，主要研制单位包括中航工业复材中心、航天材料及工艺研究所、西北工业大学、国防科大等单位，目前已经具备构件研制和
小批量生产能力，但在工程产业化方面与西方发达国家尚存在明显差距。

结论

（1）SiC/SiC 复合材料具有低密度、高温性能稳定、低氚渗透率和优异的辐照稳定性，在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。

（2）国内已经突破第2 代SiC 纤维和SiC/SiC 复合材料研制关键技术，具备了构件研制和小批量生产能力，但在工程产业化方面与西方发达国家尚存在明显差距。

我国目前正在实施第2 代SiC 纤维的产业化工作。 同时全力攻关第3代SiC 纤维的生产工艺。

当前能够满足军用需求的美欧技术代表：

其中法国Boreleaux 大学和美国Oak-Ridge 长期从事化学气相渗透技术，通过控制温度梯度和气体流场，实现纤维预制体沿温度梯度方向均匀沉积化学气相渗透，可以获得高致密度的SiC/SiC 复合材料，进而实现大尺寸、复杂形状构件的制备。

向D大致敬

很好的科普文，三代碳化硅还是有差啊！

GE航空集团在美新建首个碳化硅材料工厂

2016-06-22 17:55:49

http://www.cannews.com.cn/epaper ... story/1014419.shtml







6月16日，GE航空集团旗下两个位置相邻的碳化硅材料大批量生产厂破土动工，这些生产出的碳化硅材料将用于制造陶瓷基复合材料部件（CMC），并应用到航空发动机和地面发电用燃气轮机上。

GE航空集团正在亨茨维尔投资的这2个工厂将超过2亿美元，占地面积达100公顷。该工厂预计在2018年上半年建成并投产，到2020年左右达到全面投产。GE航空先进技术的产业化副总裁桑杰·科雷亚表示：“GE航空集团正在创造一个完全集成化的CMC组件供应链，在阿拉巴马州的新工厂将是这一个战略的关键。”

除了满足美国国内项目和企业对CMC材料的需求外，新工厂还将支持GE及国际伙伴在全世界的航空发动机和燃气轮机业务。例如，GE航空集团2015年的营收为250亿美元，而其中的61%来自美国以外的客户。GE和其合作伙伴将它们生产的超过70%的商业飞机发动机卖给了非美国公司。

亨茨维尔工厂之一将生产碳化硅（SiC）陶瓷纤维。而今，世界上唯一的大型碳化硅陶瓷纤维厂在日本，隶属日本NGS先进纤维公司，该公司为GE、法国赛峰和日本碳素公司的合资企业。第二工厂则主要使用这些碳化硅陶瓷纤维制造非定向CMC坯带，用于制造CMC部件。

一旦亨茨维尔工厂投产后，将出售生产的碳化硅陶瓷纤维给美国国防部、美国能源部、GE公司、赛峰集团和其他受到美国法规允许的国外客户。这将是第一个在美国本土大规模工业生产碳化硅陶瓷纤维的美国工厂，但GE表示赛峰和日本碳素公司最终将成为亨茨维尔工厂股权的合作伙伴。

    此外，GE的发电和水事业部也正在测试CMC部件，计划将它应用到最新的高效风冷式燃气轮机上。该事业部在格林维尔的先进制造工程设施里，新的CMC组件正在替代大型燃气轮机中的超级合金。　

由于CMC材料只有金属合金密度的三分之一，这些重量超轻的CMC部件降低整个发动机的重量。目前畅销的LEAP发动机，由CFM国际公司（GE和法国赛峰的合资企业）研制，是世界上第一个在高压涡轮上使用CMC部件的公司。LEAP发动机目前承诺订单数已经超过10500台，正在进行最终的适航认证测试。（Allen）

亨茨维尔工厂之一将生产碳化硅（SiC）陶瓷纤维。而今，世界上唯一的大型碳化硅陶瓷纤维厂在日本，隶属日本NGS先进纤维公司，该公司为GE、法国赛峰和日本碳素公司的合资企业。第二工厂则主要使用这些碳化硅陶瓷纤维制造非定向CMC坯带，用于制造CMC部件。

==小日本SIC纤维产业的真实面目，实际是美欧联合控制下的殖民地工厂。

GE航空集团正在亨茨维尔投资的这2个工厂将超过2亿美元，占地面积达100公顷。该工厂预计在2018年上半年建成并投产，到2020年左右达到全面投产。GE航空先进技术的产业化副总裁桑杰·科雷亚表示：“GE航空集团正在创造一个完全集成化的CMC组件供应链，在阿拉巴马州的新工厂将是这一个战略的关键。”

一旦亨茨维尔工厂投产后，将出售生产的碳化硅陶瓷纤维给美国国防部、美国能源部、GE公司、赛峰集团和其他受到美国法规允许的国外客户。这将是第一个在美国本土大规模工业生产碳化硅陶瓷纤维的美国工厂，但GE表示赛峰和日本碳素公司最终将成为亨茨维尔工厂股权的合作伙伴。

==GE过河拆桥，美鬼重新工业化的必然选择，从殖民地工厂逐步回移到本土，技术和生产都要完全控制在自己手上。

GE航空集团正在亨茨维尔投资的这2个工厂将超过2亿美元，占地面积达100公顷。该工厂预计在2018年上半年建成并投产，到2020年左右达到全面投产。GE航空先进技术的产业化副总裁桑杰·科雷亚表示：“GE航空集团正在创造一个完全集成化的CMC组件供应链，在阿拉巴马州的新工厂将是这一个战略的关键。”

一旦亨茨维尔工厂投产后，将出售生产的碳化硅陶瓷纤维给美国国防部、美国能源部、GE公司、赛峰集团和其他受到美国法规允许的国外客户。这将是第一个在美国本土大规模工业生产碳化硅陶瓷纤维的美国工厂，但GE表示赛峰和日本碳素公司最终将成为亨茨维尔工厂股权的合作伙伴。

==GE过河拆桥，美鬼重新工业化的必然选择，从殖民地工厂逐步回移到本土，技术和生产都要完全控制在自己手上。

dddd_dh_200801 发表于 2016-6-26 20:39
GE航空集团正在亨茨维尔投资的这2个工厂将超过2亿美元，占地面积达100公顷。该工厂预计在2018年上半年建成 ...
d大好久不见。能不能评论一下最近那个推比15的研究和那个钛铝合金单机的研发及应用

膜拜D大   ！！！！
来自: 手机APP客户端

那个超高推，不讨论。

钛铝高温合金，主要用于压气机，以有及中温涡轮部件。工作温度提高200多K，意味着可以选取更高的压缩比，或者飞更高的速度。

好帖留名。。。。

GE现在才在搞CMC的静叶，离CMC动叶还远着呢。

GE有的，我们都有。GE还没搞的，我们也在搞了。 CMC这个领域，谁领先谁可不好说啊。

heart888 发表于 2016-3-25 23:55
很好的科普文，三代碳化硅还是有差啊！
美日体系只是搞出三代SIC纤维而已，对应的制备技术还没成熟，目前只能搞点短寿命的高温CMC构件，长寿命的还不行，三代CMC上航发还远得很。

目前只有二代SIC纤维和对应的制备技术相对还算成熟，可以满足中温CMC的生产及应用需求。

我国也就2代和3代的SIC连续纤维的进度慢于美鬼，制备技术并不慢。 再说了，能扛中高温的纤维又不是只有一个SIC。

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