【正文】 、 基 體 、 界 面 、 力學(xué)性 能 、 應(yīng)用 的發(fā)展現(xiàn) 狀 ， 并對國 內(nèi) S iCf/Ti 復(fù)合材料研究進(jìn)行了展 望。 對 SiCf/Ti 的制備工藝、 界面分 析 、 力學(xué)性能進(jìn)行了深入廣泛的研 究 ， 積累了豐 富的試驗(yàn)數(shù) 據(jù) ， 建立了性能與壽命預(yù)測數(shù)據(jù) 庫 ， 為發(fā)動 機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造奠定了堅(jiān)實(shí)的基 礎(chǔ) 。發(fā)達(dá)國家非常重 視 SiCf/Ti 復(fù)合材料的研 究， 制定了多項(xiàng)研究計(jì)劃來推動它在發(fā)動機(jī)和飛機(jī)上的應(yīng) 用。介紹了國內(nèi)外對連續(xù)纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的 研究現(xiàn)狀及國內(nèi)研究存在的一些問題，并對國內(nèi) SiCf/Ti 復(fù)合材料的未來發(fā)展提出了一些建議。 SiCf/Ti 復(fù)合材料代表了高推重比發(fā)動機(jī)用結(jié) 構(gòu)材料的發(fā)展方向，歐美國家設(shè)立了多項(xiàng)研究計(jì)劃來發(fā) 展 SiCf/Ti 復(fù)合材料，技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到或接近于實(shí)用 狀態(tài)。由 于 SiC f/T i 復(fù)合材料具有這些優(yōu)良的性 能 ， 在航 空航天領(lǐng) 域 ， 特別是在高推重比發(fā)動 機(jī) （ 推重 比 12） 中 展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前 景 ， 已經(jīng)成為提高發(fā)動機(jī)推重 比、 降低飛機(jī)燃油消 耗 、 提高航程等的技術(shù)關(guān) 鍵 ， 是提升下 一代發(fā)動機(jī)整體性能的關(guān)鍵技術(shù)之 一 ， 是高推重比發(fā)動 機(jī)必需的結(jié)構(gòu)材 料 ， 將為發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)和制造帶來革命 性變 革 。 f 國外研究者研究了多種金屬基體 的 SiCf/Ti 復(fù)合 材 料 ， 形成了比較完善的研究體系 。 與國外相 比 ， 國內(nèi)的研究工作起步較 晚 ， 20 世 紀(jì) 90 年代才開始這方面研究工 作 ， 目前的工作主要停留在實(shí) 驗(yàn)室研究階 段 ， 在高性能纖維及其梯度涂層制 備 、 性能 和壽命預(yù)測數(shù)據(jù)庫和結(jié)構(gòu)驗(yàn)證技術(shù)等方面還存在較大 的差 距 。 SiC 纖維增強(qiáng)鈦鋁金屬間化合 物具有良好的高溫機(jī)械性能和物理性能 ， 特別是 SCS6/ Ti2AlNb 復(fù)合材料 ， 它的使用溫度可達(dá)到 760℃ ， 并具有 高溫高強(qiáng) 度 ， 蠕變和斷裂阻力大的特 點(diǎn) ， 它的界面反應(yīng) 也比 SCS6/Ti3Al 顯著減小 [3]。但 是 ， 纖維的穩(wěn)定性有待提 高 ， 在制備梯度復(fù)合涂 層方面還不能滿足要 求 。 FFF 法是將纖 維布和鈦合金基體箔材疊層后進(jìn)行熱等靜壓或熱壓復(fù) 合 ， 可以制造大尺寸零 件 ， 利用基體材料的超塑特 性， 與超塑成形 / 擴(kuò)散連 接 （ SPF/DB） 工藝相結(jié)合可以制造 復(fù)雜形狀的空心結(jié)構(gòu) 件 。 MSPVD 法按照 其磁控濺射靶材的形狀區(qū) 分 ， 又可以分為平面靶和空心 陰極靶兩 種 ， 德國和中國的研究者均是采用平面 靶 ， 而 美國空軍研究室開發(fā)了空心陰極濺射 靶 [11]。 2 纖維 / 基體界面 界面研究是 SiCf/Ti 復(fù)合材料研究的核心 ， 界面的結(jié) 合狀態(tài)將直接影響復(fù)合材料的性 能 。 纖維 的 C 涂層 和 Ti 的界面反應(yīng)受擴(kuò)散控 制 ， 反應(yīng) 層厚度和時(shí)間符合拋物線方程： x=k f 25 Ti22Al23Nb(982℃ ) Ti25Al17Nb1Mo(982℃ ) 20 Ti24Al11Nb(982℃ ) Ti24Al11Nb(1000℃ ) Beta21S(1000℃ ) 15 BetaTi(1000℃ ) m μ / x 10 5 0 100 200 300 400 500 600 700 t1/2/（ s） 1/2 2500 SiCf/Ti 復(fù)合材料 室溫 2020 /MPa 1500 600℃ 最大應(yīng)力 1000 室溫 600℃ 500 0 基本材料 100 102 104 106 108 斷裂周期 圖 1 界面反應(yīng)動力學(xué)曲線 [5] [5] 易形成缺 陷 ， 當(dāng)反應(yīng)層厚度大于臨界值 時(shí) ， 材料的性能 會降 低 ， 不同反應(yīng)體系的臨界厚度不 同 [3] ； 界面結(jié)合力 大小直接影響材料破壞形 式 ， 根據(jù)結(jié)合力的大 小 ， 將界 面分為弱界面結(jié)合和強(qiáng)界面結(jié) 合 ， 弱界面結(jié)合雖然有利 于提高軸向性 能 ， 但是橫向性能也較 低 ， 成為限 制 S iCf / Ti 復(fù)合材料應(yīng)用的一個(gè)因素 [23]。 與基體材料相比較 ， SiCf /Ti 復(fù)合材料之所以具有很 高的疲勞強(qiáng) 度 ， 是因?yàn)槠诹鸭y擴(kuò)展到纖 維 / 基體界面 上被阻 止 ， 從而降低了裂紋擴(kuò)展速 度 。沿不同方向的破壞機(jī)制不 同， 界面的作用也不 同 。 變化到 90176。在制備過程 中 ， 在界面反應(yīng)層中容 SN curve of SCS6/Timetal 834 at room temperature and 600℃ [24] 4 應(yīng)用 高性 能 SiCf/Ti 復(fù)合材料可以大大提高航空航天領(lǐng) 域系統(tǒng)的整體性 能 ， 因 此 ， 在航空航天領(lǐng)域具有廣闊的 應(yīng)用前 景 。 國外 ， 美國 在 IHPTET 計(jì)劃中 ， 采 用 SCS6/Ti6Al4V 制備的發(fā)動機(jī) 第 4 級壓氣機(jī) 葉 環(huán) ， 減重效果達(dá) 到 78%， 不僅能夠滿足所有性能要 求 ， 還使整臺發(fā)動機(jī)的 造價(jià)降低 了 5 萬美 元 ， 被譽(yù)為是航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)的革命 性突破。最近， GKN 公司針對采用箔 纖維 箔方法制造軸類零件的高成本問題，開發(fā)了一種低成本 粉末布方法，用來制造 787 飛機(jī)上的連接桿件，成為第 一個(gè)商用 SiCf/Ti 復(fù)合材料零件。中科院沈陽金屬研究所、北京 航空材料研究院、北京航空制造工程研究所均采用磁控 濺射物理氣相沉積法制備了葉環(huán)模擬件。 （ 3）建立了機(jī)床功率、真空壓力、切削參數(shù)以及刀 具參數(shù)與最小薄膜面積之間的解析表達(dá)式，根據(jù)具體的 機(jī)床參數(shù)求解最小薄膜面積，并據(jù)此來判斷蜂窩芯零件 是否可選用新型的固持方案。 3 結(jié)論 通過椅盆鉆削加工的實(shí)踐摸索，對碳纖維復(fù)合材料 加工機(jī)理有了進(jìn)一步理解，在加工類似零件時(shí)，可結(jié)合 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有針對性設(shè)計(jì)工裝，能保證孔加工尺 寸和位置精度