中國粉體網(wǎng)訊 陶瓷基復(fù)合材料作為先進(jìn)熱結(jié)構(gòu)材料,，具有高強(qiáng)度、耐高溫,、輕質(zhì)等特點(diǎn),，是影響航空航天重要裝備核心性能的關(guān)鍵材料之一。面向國防科技工業(yè)需求,，推動該材料研究和應(yīng)用對保障重要裝備跨代發(fā)展和關(guān)鍵材料自主可控至關(guān)重要,。
陶瓷基復(fù)合材料常見制備工藝主要有化學(xué)氣相沉積法（CVI）、前驅(qū)體浸漬裂解法（PIP）和金屬熔滲反應(yīng)法（RMI）,。CVI工藝通過氣相小分子熱解沉積實(shí)現(xiàn)材料致密化,，但不適用厚壁樣件；PIP工藝通過前驅(qū)體反復(fù)浸漬-裂解進(jìn)行致密化,，往往需要重復(fù)9-16輪,，且前驅(qū)體利用率低（30wt%左右）。
CVI和PIP兩種工藝周期長,、成本高大大限制了其廣泛應(yīng)用,。與前兩者相比，RMI工藝制備周期相對較短,，但高溫金屬熔體對纖維損傷程度大，顯著影響材料的力學(xué)性能,。
高效率,、低成本的陶瓷基復(fù)合材料制備新工藝
北京理工大學(xué)張中偉教授團(tuán)隊開發(fā)了一種具有原位自增密的陶瓷基復(fù)合材料快速制備技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)材料的高效,、高通量,、低成本制備。開發(fā)了無機(jī)填料改性的新型高粘聚硅硼氮烷前驅(qū)體,，具備低揮發(fā)份,、高陶瓷產(chǎn)率和填料穩(wěn)定負(fù)載特性,；創(chuàng)新性提出活性金屬作為氣相固碳/固氮引發(fā)劑，實(shí)現(xiàn)C/SiBCN復(fù)合材料的快速致密化,，這種技術(shù)被命名為ViSfP-TiCOP,。該工藝方法對縮短陶瓷基復(fù)合材料制備周期、提高前驅(qū)體利用效率,、并降低材料制備成本具有非常重要意義和經(jīng)濟(jì)價值,，為進(jìn)一步擴(kuò)大陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域提供了全新的思路和策略。
ViSfP-TiCOP快速制備技術(shù)流程圖
北理工團(tuán)隊開發(fā)了CMCs新型快速制備工藝方法ViSfP-TiCOP,，創(chuàng)新性提出活性金屬的原位氣相碳化與氮化機(jī)理提升致密化進(jìn)程,。由于極低的揮發(fā)份含量、高交聯(lián)度和原位Ti增密機(jī)理,，新型SiBCN-M前驅(qū)體陶瓷產(chǎn)率高達(dá)87wt%,。僅3輪重復(fù)浸漬-裂解，完成Cf/SiBCN-Ti復(fù)合材料致密化（孔隙率＜10Vol%）,。ViSfP-TiCOP工藝對CMCs的制備周期可以降低到400h以下,，相比于傳統(tǒng)的PIP成型工藝，ViSfP-TiCOP工藝大幅縮減了工藝周期,，實(shí)現(xiàn)了CMCs的低成本,、高通量及快速化制備。
該方法為陶瓷基復(fù)合材料提供了一種無壓,、低工藝溫度（1200℃）環(huán)境且不依賴高價值工藝裝備的快速成型技術(shù),，大大縮短制備周期、降低成本,，為陶瓷基復(fù)合材料降本增效和擴(kuò)大應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程價值,。
陶瓷基復(fù)合材料市場規(guī)模將達(dá)到1700億元
根據(jù)Markets and Markets的報告，2023年,，全球陶瓷基復(fù)合材料市場規(guī)模從2019年的697.76億元增長至775億元,，復(fù)合年增長率為2.65%。預(yù)計2024年市場規(guī)模為854.44億元,，至2031年,，該市場規(guī)模有望接近1700億元，2024-2031年復(fù)合增速將超過10%,，陶瓷基復(fù)合材料將迎來高速發(fā)展期,。
隨著航空航天、新能源等領(lǐng)域的不斷發(fā)展,，這些領(lǐng)域?qū)Ω邷責(zé)峤Y(jié)構(gòu)材料的性能提出了更高的要求,，作為極具應(yīng)用前景的高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材料，隨著制備技術(shù),、加工技術(shù)的不斷迭代,，陶瓷基復(fù)合材料有望迎來高性能,、低成本、大規(guī)模的發(fā)展,，其市場空間有望大幅抬升,，其中航空航天的應(yīng)用將更是其中重點(diǎn)發(fā)展賽道。
來源：復(fù)合材料力學(xué),、中航證券研究所
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
注：圖片非商業(yè)用途,，存在侵權(quán)告知刪除
