连续SiC纤维增强钛基复合材料应用及研究进展

王敏涓1,2,黄浩1,王宝1,韩波1,杨平华1,黄旭1 （1．中国航发北京航空材料研究院；2．中国航空发动机集团先进钛合金重点实验室）

摘要：连续SiC纤维增强钛基（SiCf/Ti）复合材料具有比强度高、比模量高、耐高温等特点，在航空航天领域具有重要的应用前景。本文总结了SiCf/Ti复合材料的应用、制备、性能调控和检测技术，并提出了SiCf/Ti复合材料未来需要突破的瓶颈问题。SiCf/Ti复合材料单向性能优异，在环类转动件（叶环、涡轮盘等）、杆件（涡轮轴、连杆、紧固件等）以及板类构件（飞机蒙皮等）具有明显应用优势。常用的SiCf/Ti复合材料的制备方法有箔压法和基体涂层法，箔压法适合制备板类结构件，基体涂层法适用于缠绕形式的结构件，如环、盘以及杆等。SiCf/Ti复合材料的性能主要取决于SiC纤维、钛合金基体以及纤维/基体界面。SiC纤维微观结构和性能对制备工艺具有较强的敏感性，通过反应器结构和沉积条件调控获得性能稳定的SiC纤维是研究重点之一。钛合金基体可通过物理气相沉积的方法涂敷到纤维表面，制备出钛合金先驱丝，这是后续制备出高质量构件的关键。界面微观结构、热稳定性、力学性能与纤维表面的涂层密切相关，因此涂层种类和结构调控是SiCf/Ti复合材料的界面性能调控的重要手段。SiCf/Ti复合材料的应用促进了无损检测技术的发展，由此研究者开展了超声检测、X射线检测和声发射等在复合材料检测上的基础研究。为了实现SiCf/Ti复合材料的广泛应用，未来还需要在复合材料结构设计、低成本制造、失效分析与寿命预测等方面开展进一步的研究工作。

关键词：SiCf/Ti 复合材料；应用；制备技术；无损检测技术