几个C / SiC火焰架、排气锥和发动机襟翼等部件已经证明了它们在军用喷气发动机上的可行性。S-M88-2发动机的外襟翼比相应的高温合金襟翼减轻了50%的重量,目前已有近300个襟翼

图4- M88-2发动机c - sic外襟翼
为地面试验而制造(图4)。C/SiC发动机襟翼是未来军用发动机的价格利益,因为它们可以减少内部冷却流量,从而在发动机性能方面产生好处。
碳的抗氧化性一般较低,仅允许C/SiC结构在450°C以上的温度下使用有限的时间。因此,从今天的观点来看,即使使用非常复杂的多层保护涂层,也不可能将其用于民用飞机涡轮或固定式燃气轮机(例如,作为燃烧室中的瓦片,用于扩散器或涡轮叶片),其运行时间为10,000小时。因此,目前地面C/SiC的开发主要集中在具有短时间耐高温性能范围的应用,或利用这些多相复合材料的其他优势特性的产品。
先进的摩擦系统:
C / C-SiC复合材料由液态硅渗透(lsi工艺)制成,在高摩擦系数(CoF)和耐磨性方面具有优异的摩擦学性能。与单片SiC相比,碳纤维提高了损伤容忍度,而碳化硅基体与碳/碳相比提高了耐磨性。因此,C/C- sic复合材料是用于高速汽车、火车的制动器和离合器以及机械工程和输送领域的紧急制动器的新型出色材料。
研究C/C- sic复合材料作为刹车片和盘片摩擦材料的第一次尝试始于90年代初。与碳/碳相比,C/C- sic材料具有较低的孔隙率(小于5%)和较高的密度(约2g/cm)3.)和至少20%质量的陶瓷份额。目前,研究机构和工业界正在开展一些活动,研究CMC材料作为刹车片和盘片的摩擦材料的用途。所得到的材料在成分、微观结构、性能以及加工条件方面都有所不同。尽管如此,它们都是以碳纤维和碳化硅基体为主要成分的复合材料。碳纤维通常大大降低了碳化硅的脆性,因此C/C-SiC构件的损伤容限与灰口铸铁处于同一数量级。
对于汽车用途,特别是高性能磁盘,连续纤维的成本和常见的加工技术

图5客车应急制动系统和内通风制动盘,采用CC-SiC材料
航空航天中使用的部件对于大批量生产来说太高了。采用短纤维增强和压制技术是降低成本、简化生产的最有希望的方法。与双向机织织物相比,短纤维的使用主要通过减少浪费来降低原材料的成本。由于短纤维增强C/C- sic具有更强的各向同性纤维取向,其垂直于制动盘摩擦表面的导热系数通常高于基于层合机织物的正交各向异性材料。这导致制动盘表面温度降低,从而产生更高更恒定的摩擦系数和更低的磨损率。在不同的摩擦学试验中,这些新型制动材料的性能和优异的耐磨性得到了证实,并开发出了适合这些新型制动材料的新结构(图5)。由于它们的高热稳定性和低重量,制动技术的巨大飞跃是可以实现的,结合了不褪色的特性和更好的潜水动力学。不同的乘用车已经系列配备了陶瓷制动器和离合器,几家工业公司目前正在生产或开发先进的C/C- sic摩擦部件。
不同结构的紧急制动装置应用于许多工程领域,例如电梯、起重机、机床的电力驱动和风力。电磁弹簧制动器通常用于制动或保持负载,这些负载在断电状态下关闭。制动系统通常由一个旋转和两个固定的制动盘组成,类似于飞机制动器的热包。在现代动力传动中,不断增加的驱动和更高的周向速度需要新的概念。
为了提高紧急刹车的效率,研制了新型C/C- sic复合材料。摩擦学试验表明,即使在高能量输入下,磨损率低,摩擦系数高,而传统摩擦材料完全超负荷。为客户带来的好处包括更高的传输制动功率和更小的制动系统尺寸,配备C/C- sic衬垫。目前,不同的碳纤维增强陶瓷已被开发出来,并已商业化用于高性能制动系统。