近日，據(jù)美國設(shè)計新聞網(wǎng)站報道，陶瓷基復合材料(CMC)和金屬基復合材料（MMC）在保護軍用車輛、軍事和航空航天飛船和空間飛行器長期以來發(fā)揮了重要作用。但這并不是發(fā)現(xiàn)這些輕而強的復合材料唯一的地方：它們出現(xiàn)在商業(yè)噴氣發(fā)動機和工業(yè)渦輪機以及各種各樣的電子產(chǎn)品等其他地方。
 

復合材料
 

     直到最近，由于這兩種材料和制造過程的復雜性導致的成本高，這兩種材料應用于一些高端市場。金屬基復合材料通常是為具備幾個屬性的非常具體的應用開發(fā)的。例如，MMC用于航天器可能需要耐高溫和低重量。這些復合材料通常是由完全不同的金屬或其他材料,如碳化硅顆粒、陶瓷顆粒或纖維增強的金屬基體制成的。CMC由顆粒或纖維增強的陶瓷基體制成。增強材料可能是陶瓷、碳化硅、氧化鋁、或碳。這些復合材料是有價值的，由于其熱性能可以超越金屬基復合材料，而且重量更輕，強度高，耐磨。

     盡管CMC設(shè)計和制造通常用于熱管理和軍用車輛的裝甲，它們也被原設(shè)備商內(nèi)部開發(fā)，如GE航空和普惠公司用于取代發(fā)動機高壓渦輪熱端金屬部件。根據(jù)最近Technavio的市場報告，CMC用于噴氣發(fā)動機以及電子產(chǎn)品材料的研發(fā)工作，會引發(fā)未來幾年這些材料的生產(chǎn)快速增長。

     GE航空從事將CMC用于商業(yè)和軍事噴氣發(fā)動機組件已20多年。通用電氣的CMC技術(shù)內(nèi)部開發(fā)CMC和先進聚合物基復合材料的研究總經(jīng)理Jonathan Blank 表示，由于其強度、韌性以及大規(guī)模生產(chǎn)能力，GE正在將CMC引入噴氣發(fā)動機以及工業(yè)燃氣渦輪機的熱端，好處包括顯著減小重量、排放和發(fā)動機噪音。

     最著名的研發(fā)結(jié)果將是通用電氣的LEAP發(fā)動機的一部分。由通用電氣和CFM國際公司合資企業(yè)開發(fā)。今年開始飛行測試，將在2016年投入運營。其高壓渦輪導向器內(nèi)環(huán)將使用CMC材料由通用電氣內(nèi)部設(shè)計和建造。接下來將是GE9X發(fā)動機，將在2020年左右問世。該發(fā)動機將包括在燃燒室和高壓渦輪部分采用CMC組件。通用電氣也將CMC用于軍事噴氣發(fā)動機組件。

     用CMC先進材料改變了設(shè)計師的設(shè)計方法。"航空業(yè)內(nèi)外，過去幾十年的范式首先設(shè)計你的組件、模塊、或系統(tǒng)，然后選擇你想要或可以使用的材料。Blank說。“但這些先進材料，你需要知道如何制造材料系統(tǒng)以充分利用它。這將改變設(shè)計師的思維方式。”

責任編輯：王元

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