
美日等发达国家已经形成了多个代际的SiC纤维产品体系,并推出了高性能、高纯度、高价值的第三代SiC纤维产品。目前,日本碳素公司(Nippon Carbon)和宇部兴产公司(Ube Industries)的SiC纤维产品产量最大,能达到百吨级。美国道康宁( Dow Corning)公司则引入B作为烧结助剂制得性能优异的Sylramic,在此基础上再引入N元素去除富裕B元素得到晶粒更大、晶界更为干净的Sylramic-iBN纤维。
根据西工大成来飞教授,总体来看,我国陶瓷基复合材料与国外几乎处于并跑位置,我国在刹车、飞行器防热领域领跑,但在航空发动机领域还较为落后。加快发展陶瓷复材这一新材料产业是党中央、国务院着眼建设制造强国、保障国家安全做出的重要战略部署,“先进结构陶瓷与复合材料”也是“十四五”国家重点研发计划的7个重点专项之一。国内近年来针对先进航空发动机热端部件开展了大量陶瓷基复合材料的研究工作 ,研制了各类模拟件和试验件,如尾喷管的密封片/调节片、加力燃烧内锥体、主燃烧室火焰筒、高压涡轮外环 、涡轮导叶等。燃烧室浮壁瓦片模拟件、全尺寸喷管调节片等分别进行了试验台短时考核和发动机短期挂片试车考核,构件热态性能良好,已进入应用验证阶段,尚未实现规模化工程应用。氮化硅纤维增强陶瓷基复材方面,尚未有开展应用的公开报道。
我国CMC产业链环节相对完善,但与国外相比,我国企业数量较少、单体规模较小,普遍存在产能有限、产品批次稳定性差、生产成本高等问题。
碳化硅纤维方面,早期SiC纤维是我国CMC产业的瓶颈环节,我国自主攻克了CM C批量制造技术,但由于缺少高性能碳化硅纤维,只能用碳纤维替代。目前我国第二代SiC纤维已实现产业化,第三代SiC纤维已实现技术突破,我国实验室研发的产品与日本同类型产品水平相近,但是生产水平还尚未达到工业化生产规模,有待进一步研究。
我国已形成以国防科大、厦门大学和中南大学为中心的三个碳化硅纤维产业集群,分别孵化了众兴新材、立亚新材和泽睿新材三家企业,均已突破第三代碳化硅纤维的制备技术,其中立亚新材的第三代碳化硅纤维技术成熟度最高,众兴新材建成国内首条10吨级第二代连续SiC纤维产线,泽睿新材专注于低成本路线。