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电子材料开发及器件研制 PAGE/74

3. 飞行器用耐高温 C/SiC 复合材料螺栓的预制体设计与强韧化机理

项目简介

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基体（SiC/SiC）复合材料是国际公认的新型热结构材料，采用 SiC/SiC 复合材料研
制新一代航空发动机高压涡轮外环已是国际共识。C/SiC 螺栓的制备受材料致密化工艺和加工因素影响，其种类单一且性
能和可靠性远低于金属螺栓。研究表明，C/SiC 螺栓连接效率为 10 ～ 15%（即连接试样与材料试样的拉伸失效载荷之比），
低于树脂基复合材料螺栓连接效率（约 20 ～ 30%），更低于金属螺栓连接效率（30 ～ 50%）。需针对 C/SiC 复合材
料工艺和微结构特点，发展新型高性能 C/SiC 螺栓的制备技术。
本项目针对其热结构件对高性能陶瓷基复合材料螺栓的紧迫需求，重点围绕 C/SiC 螺栓螺纹牙断齿和螺柱断裂的“卡
脖子”技术难题，设计其皮芯式预制体结构和螺纹牙型，基于化学气相渗透技术研制出新型 C/SiC 螺栓。分析螺纹牙和螺
柱的力学性能和失效模式，揭示螺纹 / 焊接混合连接的紧固防松机理，实现陶瓷螺纹牙均匀承载；阐明内芯单向预制体和
外层编织预制体的影响规律，揭示相应的强韧化机理；并考核典型螺栓连接元件的高温性能，获得连接性能数据，揭示高
温氧化损伤机理，为提升 C/SiC 连接性能和研制飞行器连接结构提供技术支撑。

“皮芯”式棒状预制体结构

项目成熟度

实验室小批量制备

转化方式

技术入股、技术许可