高温合金由于其优异性能被誉为“现在工业皇冠商的明珠材料”，但现在，一种新型复合材料发展迅猛，大有取代高温合金的趋势。今天就来讲讲这个航空材料的新宠——陶瓷基复合材料。
发展航空材料已成国家战略
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航空材料是制造航空器、航空发动机和机载设备等所用各类材料的总称，其已成为航空发动机、信息技术并列的三大航空关键技术之一，也是对航空产品发展有重要影响的六项技术之一。
而陶瓷基复合材料作为航空材料的重要组成部分，对我国的航空、航天、军工等领域的发展也起到了非常重要的作用。
性能优越的陶瓷基复合材料
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>>>>简介及分类
陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料，是一种新型战略性高温结构材料。与传统材料相比，其优势主要表现为“更高”、“更强”、“更轻”。
陶瓷基复材料可以按材料作用、增强材料形态和基体材料来分类。
>>>>性能及特点
和常规材料相比，陶瓷基复合材料（CMC）具有巨大的优势：其密度只有高温金属合金的1/4-1/3，强度大、耐磨，具有良好的耐高温、抗高温蠕变性能，在航空、军事和工业领域都可以得到应用。
在陶瓷基体中引入作为增韧材料的第二相材料形成的陶瓷基复合材料可以很大程度提升其韧性。
>>>>应用广泛
陶瓷基复合材料可应用于航空航天、军事和工业领域，未来一旦取代高温合金在航空航天热端部件上的应用，发展空间无限。
各领域陶瓷基复合材料应用情况
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>>>>航空发动机领域
陶瓷基复合材料是发展高推重比航空发动机理想材料，有望取代高温合金。现代航空发动机追求的目标就是不断提高推重比，推重比的增加会导致燃气涡轮发动机的涡轮前温度进一步升高，传统镍基高温材料已经难以满足设计工况的使用要求。
陶瓷基复合材料是制造高推重比航空发动机理想的耐高温结构材料：
·密度小：该材料的密度仅为常规镍基合金的30％，可以减轻部件重量；
·耐高温：在不用空气冷却和热障涂层的情况下，长期工作温度可比高温合金提高200℃以上，可降低冷却空气用量，提高涡轮前温度和效率，从而能够提高发动机的推重比。
目前，陶瓷基复合材料的研究与应用已经从难度较低的低温、低载荷静止部件的发展到应用难度较大的高温、高载荷转动件：
>>>>航天领域
用于火箭发动机热结构件
陶瓷复合材料耐热冲击性高，对液体推进剂化学稳定性高，比金属材料耐高温，具有较高的抗蠕变性，作为耐烧蚀材料和高温结构材料在国外多种火箭发动机上得到广泛应用。
用于航天飞行器的热防护材料
高超声速飞行器对材料性能的目标要求是在高温状态下也能保持高的强度系数，金属基复合材料与高温合金等材料在2000℉附近强度系数迅速下降；而陶瓷基复合材料在2000-4000℉的温度下仍能保持较高的强度系数，是飞行器的理想防热材料。
例如美国x-37 试验飞行器的控制面热结构就采用的就是陶瓷基复合材料，能承受的温度均在2000℉以上。
>>>>汽车领域
陶瓷基复合材料用于汽车工业主要用于提高发动机热效率、汽车制动、减震以及喷涂方面，可以有效地减轻了整车的重量，很大程度上提高整车性能。
>>>>其他领域
国内陶瓷基复合材料市场现状
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>>>>国内供应商稀缺
国外少数企业正在做陶瓷基复合材料，技术壁垒极高，且对中国实行技术封锁、产品出口限制。国内仅有河南泛锐复合材料研究院有限公司一家可查的吨级产能供应商。
>>>>需求市场庞大
NGS公司仅是计划供应LEAP 和GE9 这两款客机发动机就规划了年产10吨的产能，而国内民用和军用航空、军工、核电等领域对陶瓷基复合材料均有需求，由此可见国内的需求是在几十吨量级的。
陶瓷基复合材料加工市场
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碳化硅陶瓷基复合材料（CMC-SiC）是一种难加工材料，其硬度为2840-3320kg/mm2，仅次于金刚石和立方氮化硼；且CMC-SiC 复合材料属于各向异性材料，容易在切削力的作用下产生毛刺、分层、撕裂、崩边等损伤，易导致零件报废，影响加工质量。
目前，可用于CMC-SiC 复合材料的加工方法主要有传统的机械加工、高压水射流加工、超声波加工、电火花加工和激光加工等。
>>>>传统机械加工
传统机械加工主要是指对CMC-SiC 复合材料进行车削、切削、磨削、钻孔等，西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室利用自主研发的金刚石刀具，发展了CMC-SiC 材料的机械加工技术，解决了大型复杂薄壁构件的切割、打孔、打磨、抛光等加工技术难题。
但该方法也存在刀具（钻头）磨损过快，材料表面受到机械应力作用，容易在材料表面产生凹坑、毛刺、撕裂等问题，严重制约了加工质量与加工精度，同时加工过程产生大量碎屑和粉尘，加工环境有待改善。
>>>>高压水射流法
高压水射流法能够克服传统机械加工的部分缺点，对加工样品的厚度几乎没有限制，且加工阻力较小，不易出现撕裂和分层现象。西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室发展了CMC-SiC 材料的高速磨料流加工技术。
>>>>超声波加工
超声加工是超声波发生器通过将电能转变为超声电频振荡，并固定在振幅扩大工具上，产生超声振动，利用工作液中的悬浮颗粒对工件表面进行撞击和抛磨来实现材料去除。
>>>>激光加工
以激光作为加工能源, 在硬脆性陶瓷材料加工可以实现无接触式加工，减少了因接触应力而对陶瓷带来的损伤；聚焦的高能激光束作用于陶瓷局部区域的能量可达108J/cm2 以上, 加之陶瓷材料对长波长激光的吸收率高达80% 以上, 瞬间就可使材料熔化蒸发, 实现高效率加工。