SiC/SiC复合材料,是以连续碳化硅纤维作为增强体、以碳化硅陶瓷作为基体的连续纤维增强陶瓷基复合材料,归属于非氧化物陶瓷基复合材料(CMC)体系。SiC/SiC复合材料融合了SiC陶瓷耐高温、抗氧化、耐蚀的本征特性与SiC连续纤维的增韧机制,解决了单相陶瓷断裂韧性偏低的固有短板。
SiC/SiC复合材料主流制备工艺包含化学气相渗透法(CVI)、先驱体浸渍裂解法(PIP)、反应熔体渗透法(RMI),以及将以上多种工艺相组合的复合制备路线。依据基体致密化路径划分,SiC/SiC复合材料可以分为CVI-SiC、PIP-SiC、RMI-SiC以及多工艺复合体系;按照预制体结构区分,二维叠层、三维针刺与多维编织结构是SiC/SiC复合材料的主流构型。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年全球及中国SiC/SiC复合材料行业研究及十五五规划分析报告》显示,SiC/SiC复合材料密度仅为高温合金的1/3~1/4,在1350℃高温环境下依旧能够维持良好力学性能。对比高温合金构件,采用SiC/SiC复合材料制成的构件可降低15%~20%的冷却气消耗量;在无需气冷或额外涂覆热障涂层的前提下,可实现150~350℃的使用温度提升。目前,SiC/SiC复合材料的核心应用集中在航空发动机热端部件与核能系统两大领域。
在航空发动机领域,美国GE公司自20世纪80年代开始预浸料-熔渗工艺SiC/SiC复合材料的研发,实现了该材料在发动机领域的商业化应用。Ceramics International 2026年发表的研究中,采用CVI+PIP混合工艺制备了厚度≥20mm的仿生蜘蛛网结构SiC/SiC涡轮叶盘,在50000RPM和60000RPM转速下完成有限元仿真与室温超转试验验证。
在核能领域,SiC/SiC复合材料具备低中子活化效应与优异的抗辐照肿胀性能,被视作第四代核能系统燃料包壳管、控制棒导向管等堆内关键构件的重点候选材料。在高温气冷堆氦气冷却工况下,SiC/SiC包壳燃料棒理论预期服役寿命可达30年;而压水堆所采用传统锆合金燃料包壳,受辐照损伤限制,燃料组件需定期更换。
新思界
行业分析人士表示,现阶段,我国SiC/SiC复合材料行业尚处于产业化早期阶段,多数产能为小批量试制/中试产能,大规模商业化产能极少。我国SiC/SiC复合材料相关布局机构与企业主要有西安鑫垚陶瓷复合材料股份有限公司、上海瑞华晟新材料有限公司、中航复合材料有限责任公司、中国科学院上海硅酸盐研究所、中国航发北京航空材料研究院等。
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