С развитием технологии подготовки волокна и других сопутствующих технологий постепенно разрабатывались эффективные методы получения таких материалов.Это сделало технологию приготовления композита с керамической матрицей, армированной непрерывным волокном, все более и более зрелой.В настоящее время композиты с керамической матрицей, армированные непрерывным волокном, широко используются в аэрокосмической, национальной оборонной и других областях.

Композиты с керамической матрицей, армированные непрерывным волокном, широко используются в аэрокосмической области.

Композиты с матрицей карбидокремниевого волокна (SiCf) и карбидокремниевой керамики (SiC) стали новым поколением материалов, устойчивых к высоким температурам, для авиационных двигателей.Высокотемпературные компоненты авиадвигателя в основном включают камеру сгорания, турбину высокого или низкого давления, сопло и так далее.Среди них компоненты турбины высокого или низкого давления в основном включают направляющие лопатки, лопатки ротора и наружные кольца турбины.В прошлом эти компоненты в основном изготавливались из суперсплавов.Его предел термостойкости поддерживается на уровне около 1100 ℃.Однако применение композитов с керамической матрицей SiCf/SiC повышает термостойкость компонентов двигателя до 1200~1350 ℃.Качество компонентов композитов с керамической матрицей обычно в 1/4–1/3 раза выше, чем у суперсплавов.Это не только обеспечивает экономию топлива, но и улучшает экономию топлива.

Основные методы изготовления композитов SiCf/SiC включают химическую инфильтрацию из паровой фазы (CVI), растрескивание полимера погружением (PIP) и силицирование расплава (MI).В 2015 году компания GE в США применила метод пропитки препрега для получения композитов SiCf/SiC.Волокна SiC можно преобразовать в готовую продукцию любой формы менее чем за 30 дней.Компания GE успешно проверила первый в мире вращающийся компонент турбины низкого давления на машине для проверки турбовентиляторного двигателя F414.Это свидетельствует о том, что композиты с керамической матрицей, армированные непрерывным волокном, имеют широкую перспективу применения в авиационных двигателях и газовых турбинах.В мае 2021 года был испытан первый адаптивный двигатель с изменяемым циклом xa100 компании GE.В этом двигателе широко используются композиционные материалы с керамической матрицей, которые будут обеспечивать мощность американского истребителя шестого поколения.В 1980-х годах группа Safran во Франции начала использовать процесс CVI для изготовления лопастей ротора, смесителей и центральных конусов из композитных материалов SiCf/SiC.Они были испытаны на двигателе CFM56 в ходе наземных испытаний.Кроме того, компоненты сопла также прошли летную проверку на самолетах A320, A380 и других.Прохождение сертификации летной годности знаменует собой наступление эры использования композитных материалов SiCf/SiC для высокотемпературных компонентов авиадвигателей.

Композиты с керамической матрицей являются ключевыми теплозащитными материалами для безопасного полета гиперзвуковых аппаратов.Скорость полета гиперзвукового аппарата больше или равна пятикратной скорости звука.При таком скоростном полете необходимо следить за тем, чтобы ключевые конструктивные элементы аппарата не были повреждены из-за интенсивного трения о воздух и воздействия горячего воздушного потока до 2000~3000 ℃. 

Композиты с армированной волокном керамической матрицей обладают многими преимуществами, такими как отличные характеристики при высоких температурах, высокая ударная вязкость, высокая удельная прочность, высокий удельный модуль и хорошая термическая стабильность, которые могут эффективно преодолевать чувствительность к трещинам и тепловому удару.Он также имеет важные области применения и широкий рынок в области многоразовой тепловой защиты.В настоящее время композиционные теплоизоляционные материалы с керамической матрицей были разработаны от одного материала до новой системы теплозащиты, сочетающей материалы и конструкции.В то же время он также развивается от традиционной конструкции теплозащиты, теплоизоляции и несущей способности отдельно к легкому направлению интеграции теплозащиты, теплоизоляции и несущей способности.

Композиты с армированной волокном керамической матрицей обладают многими превосходными свойствами, такими как высокая термостойкость, устойчивость к абляции, высокая прочность, низкая диэлектрическая проницаемость, низкие потери и высокая надежность.Они должны стать основным материалом обтекателя, что является одним из узких мест и сложных технологий при разработке новых ракет и боевых самолетов.В настоящее время существуют в основном композиты, такие как кварц, армированная волокном кварцевая керамика, армированная кварцевым волокном керамика из нитрида кремния, нитридная керамика из нитрида кремния и так далее.Все они обладают превосходными комплексными свойствами, такими как устойчивость к высоким температурам, передача волн, подшипник и выделение тепла и так далее.В период с 2016 по 2020 год компания Shandong Industrial Ceramics Research and Design Institute Co., Ltd. провела систематические исследования ткани из непрерывного нитридного волокна и композитной системы из нитрида кремния, армированной нитридным рубленым волокном.Композитный материал, разработанный компанией, обладает отличной стойкостью к истиранию, отличными диэлектрическими свойствами и хорошими механическими свойствами.В условиях высокого теплового потока и энтальпии он может выдерживать высокую температуру 2700 ℃ и длительные испытания на абляцию.Это должно быть новое поколение керамического композитного материала, передающего волны, который в будущем сможет удовлетворить требования высокой скорости, долговечности, низкой абляции и высокой передачи волны.

Он быстро развивался в гражданской сфере.