陶瓷基復(fù)合材料(CMC)使用陶瓷纖維在陶瓷基體中實現(xiàn)高溫下的高性能結(jié)構(gòu),被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)中。CMC也越來越多地被用于核能和其他發(fā)電廠(例如燃?xì)廨啓C(jī)、太陽能、氫氣)以及工業(yè)中的熱過程。
微波輔助化學(xué)氣相滲透

歐洲CEM-WAVE項目希望藉由微波輔助化學(xué)氣相滲透(MW-CVI)工藝生產(chǎn)新型CMC(陶瓷基復(fù)合材料)部件,減少生產(chǎn)時間和成本。英國伯明翰大學(xué)將SiC/SiC部件的多個周期總計1,000小時減少到單個100小時的周期。CEM-WAVE使用Nextel 610纖維的長絲纏繞和磷酸鋁涂層和鋯基體生產(chǎn)管狀預(yù)成型件,該預(yù)成型件之后在Archer techniccoat Ltd.改進(jìn)的設(shè)備中燒結(jié)。Fraunhofer ISC開發(fā)了涂層,以幫助大部分微波透明的氧化鋁纖維和基體吸收微波。

Fraunhofer IKTS開發(fā)了一種用于陶瓷的熔絲制造工藝(CerAM FFF),該工藝使用直徑為1.75毫米的均勻、高度填充的熱塑性長絲。它們由打印頭熔化和沉積,然后使用PIP進(jìn)行致密化以形成CMC。該工藝提供了將陶瓷纖維集成到長絲中的可能性,從而實現(xiàn)了短到長纖維增強(qiáng)CMC的增材制造。各種陶瓷基體已經(jīng)被證明可行,SiC/SiC組件正在開發(fā)中。

CNR-ISTEC、空客、阿麗亞娜集團(tuán)、Avio、DLR等合作開發(fā)的用于高超音速和空間應(yīng)用的新型超高溫陶瓷基復(fù)合材料,采用短碳纖維和長碳纖維制備了亞尺度火箭噴嘴,并使用放電等離子燒結(jié)(SPS)進(jìn)行了致密化和技術(shù)就緒水平(TRL)測試。用2.5D碳纖維預(yù)制體浸漬二氮化鋯-氧化鋁漿料制備TPS板,并使用射頻輔助化學(xué)氣相滲透進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

Fraunhofer IKTS使用集成激光燒結(jié)系統(tǒng)的纏繞生產(chǎn)SiC/SiC部件。該工藝組合消除了在爐中進(jìn)行后纏繞燒結(jié)的需要。然而,零件強(qiáng)度不足以用于工業(yè)應(yīng)用。該團(tuán)隊正在為后續(xù)項目尋求資金,以達(dá)到更高的技術(shù)就緒水平。

拜羅伊特大學(xué)正在研究使用短纖維(14-60毫米長)生產(chǎn)氧化CMC,該項目由德國研究基金會資助。目標(biāo)開發(fā)出一個可以被技術(shù)人員靈活而直觀地操作的機(jī)器人系統(tǒng)。
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