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碳化硅复合材料纳入「十四五规划」,此碳化硅非彼碳化硅

8月24日,工信部答复政协十三届全国委员会第四次会议第1095号提案称 ,下一步,将以重大关键技术突破和创新应用需求为主攻方向,进一步强化产业政策引导,将碳基材料纳入“十四五”原材料工业相关发展规划,并将碳化硅复合材料、碳基复合材料等纳入“十四五”产业科技创新相关发展规划,以全面突破关键核心技术,攻克“卡脖子”品种,提高碳基新材料等产品质量,推进产业基础高级化、产业链现代化。


此碳化硅非彼碳化硅
提起碳化硅这个名词,大部分人都会将其与第三代半导体产生一定联系。而此次工信部答复中提到的碳化硅复合材料与第三代半导体(碳化硅)可离的十万八千里,将碳化硅复合材料与碳化硅材料划上等号是一种错误的行为。

什么是碳化硅复合材料?
碳化硅复合材料主要包括碳化硅陶瓷基复合材料(如 SiCf/SiC 复合材料、碳纤维/SiC复合材料)和碳化硅纤维增强复合材料(比如SiCf/金属复合材料、SiCf/树脂复合材料)。

为何碳化硅复合材料备受重视?
碳化硅复合材料技术壁垒非常高,且对于我国航空航天以及空间技术、核能、轨道交通、光学系统等众多领域的高质量发展均有重要意义。

以碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiCf/SiC CMC)为例,SiCf/SiC CMC是以SiC纤维为连续增强体,SiC陶瓷为基体的复合材料,既具有SiC基体的耐高温、低密度、耐腐蚀及耐蠕变等优点,又具有较高的强度和模量,与高温合金材料相比,密度仅为高温合金的1/3~1/4,潜在使用温度可达1600℃,被视为最有潜力的发动机热结构材料之一,是用于航空发动机燃烧室/加力燃烧室、涡轮、喷管等热端部件的理想材料,可满足高推重比航空发动机对高温部件的性能需求,可使发动机工作温度提高300~500℃,结构减重50%~70%,推力提高30%~100%。

航空发动机用高温结构材料发展趋势
来源:CNKI

法国SNECMA公司和美国GE公司在该领域研究起步最早,技术成熟度及应用程度较高,产业化相对成熟。国内从事 SiCf/SiC CMC 结构件研制的单位有航空工业复材中心、北京航空材料研究院、西北工业大学、航天材料及工艺研究所、国防科学技术大学等,但总体来说,国内的SiCf/SiC CMC 在产业化和应用等方面与西方发达国家存在明显差距。

航空航天领域SiCf/SiC CMC应用现状
来源:CNKI

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