《航空发动机用高温复合材料检测技术研究》

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该项目属多学科交叉研究,涵盖高温复合材料静力性能、热力耦合性能、热物理性能、微观结构、断裂及失效机理分析技术、机械加工等多个方面的研究。

航空发动机是中国航空工业的心脏,也是航空工业的短板,已严重影响中国航空工业的健康发展。随着航空发动机技术的发展,航空发动机的推重比将进一步增加,涡轮前进口温度和发动机总压比都将大大增加,传统的高温合金已无法满足此苛刻要求。高温复合材料具有密度小、比强度大、耐高温等优异性能,是新一代航空发动机用材料的必然之选。中国高温复合材料检测技术尚处于起步阶段,未形成业内公认的质量评价标准和检测规范,导致设计冗余度过高,无法发挥复合材料高比强特性;工艺过程机理不清,工艺稳定性差、合格率低;质量评价维度不完整,产品可靠性和质量得不到保证,使用寿命难以评估,严重制约了高温复合材料在航空发动机上的应用。

该项目针对以上难题,自主研发了空气气氛1600℃高温力学性能检测系统、真空和惰性气氛2200℃高温力学性能检测系统,填补国内空白,顺利通过国家试验机质量监督检验中心的验证,获国家发明专利。针对复合材料各向异性、微观组织不均匀性和不连续性等特点,采用理论分析、实验研究及数值模拟相结合的方法,研究高温复合材料力学、热物理等性能及微观结构检测与表征方法,建立相应的表征及检测规范;结合结构分析、断口分析、金相分析等失效分析手段进行验证,提出高温复合材料在典型工况载荷下的失效分析机理;研究高温复合材料机械加工对材料表面完整性和质量的影响,形成高温复合材料试件机械加工和完整性评价能力。研究内容涵盖了航空发动机高温复合材料构件设计、制备、加工、质量评价、使用维护、寿命评估等多个阶段,贯穿复合材料产品全寿命过程,为产品设计、工艺研发、可靠性评估、维护保养提供了重要的技术支持。

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