[01068095]连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料

连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料具有耐高温(可达3000℃)、低密度(比铝还轻)、韧性好(砸不烂)和可加工(大型复杂精密)等显著优点，是航空、航天、能源、交通等领域发展不可缺少的一种新型热结构材料。西北工业大学张立同院士领导的研究组在国家自然科学基金(批准号：50072020，59282025，59972023，59972029，50272053，59972031，50425208，90405015)的资助下，系统地研究了碳化硅陶瓷基复合材料的强韧化机理、制造工艺机理和环境行为机理等，研究成果获2004年度国家技术发明奖一等奖，打破了自国家技术发明奖设立以来一等奖连续6年空缺的局面。该项成果整体技术跻身国际先进行列，材料综合性能达到国际领先水平，从而打破了国际高技术封锁，对国防科技工业和国民经济发展都将发挥重大作用。课题组研制的连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料是国际上公认的反映一个国家先进航空航天器制造能力的新型热结构材料，使中国成为继法国和美国之后第三个掌握此技术的国家。1.系统研究了碳化硅陶瓷基复合材料制造过程对纤维的损伤以及各组元的功能作用，提出了纤维保护与处理方法、密度控制与模量匹配方法、界面纳米尺度设计与控制方法。在该基础上，建立了陶瓷基复合材料新型强韧化理论核心，成为“高性能、低成本制备技术”核心发明的理论支撑。2.系统研究了物理化学场对碳化硅陶瓷基复合材料制造工艺过程的影响，通过合理的工艺方法组合和工艺过程设计，实现了基体、界面层和涂层的协调制造和微结构的控制。在该基础上，建立了具有10多项国家发明专利的制造技术平台，制造出了具有强度和韧性合理匹配的复合材料。3.系统研究了碳化硅陶瓷基复合材料的环境失效机理，首次提出了涂层高温理论寿命受本征扩散过程控制的论点，发现涂层失效的缺陷控制机理和SiC涂层与基体缺陷在燃气中的自愈合现象，建立了更科学的涂层防氧化性能评价体系与失效判据。据该发展了全温域防氧化复合涂层的设计制造技术，在多种构件试车考核中获得成功应用。