Перспективы рынка керамических матричных композитов

Перспективы рынка керамических матричных композитов

Согласно отчету Research And Markets, международный институт маркетинговых исследований, ожидается, что мировой рынок керамических матричных композитов вырастет с доллара США 11.35 млрд в 2021 до долларов США 12.26 млрд в 2022, при СРЕДНЕГОДОВОМ ТЕМПЕ РОСТА 8.05%. Ожидается, что рынок вырастет до доллара США 17.15 млрд в 2026 при СРЕДНЕГОДОВОМ ТЕМПЕ РОСТА 8.75%.

Керамические материалы обладают отличными свойствами, такими как высокая температура плавления, высокая твердость, коррозионная стойкость, и стойкость к окислению, и может использоваться в экстремальных условиях окружающей среды, Поэтому они стремительно развивались в области машиностроения, особенно в авиации, аэрокосмический, автомобильный, Военная и другие сферы. тем не мение, хрупкость, mechanical unreliability and low electrical conductivity of керамика limit their wide application. Введение материала второй фазы в керамическую матрицу является эффективным способом улучшения структуры и свойств керамических материалов.

Как результат, керамический matrix composites came into being.

Керамоматричные композиты (КМЦ) состоят из керамической матрицы, Армирующие волокна и интерфейсный слой. Волокна вводятся в керамическую матрицу в качестве армирующих материалов для формирования композиционного материала, в котором волокна являются армирующей фазой, а керамическая матрица — непрерывной фазой.

Он обладает характеристиками устойчивости к высоким температурам, Износостойкость, Сопротивление ползучести при высоких температурах, низкая теплопроводность, низкий коэффициент теплового расширения,, Химическая коррозионная стойкость, Высокая прочность, высокая твердость, Диэлектрическая и волновая передача.

Потому что он может широко использоваться в условиях работы, где материалы на основе органических материалов и металлов не могут соответствовать требованиям к производительности, Он стал идеальным высокотемпературным конструкционным материалом, И люди обращают на это все больше внимания.

В частности, в качестве легкого, Высокоэффективный конструкционный композитный материал, Он широко используется в высокотемпературных полях, и стал предпочтительным материалом для авиационных двигателей, Особенно основные компоненты авиационных двигателей. Ввиду этого, Во многих странах активно ведутся исследования по керамическим матричным композитам.
Composites are still emerging; the established volume work remains alumina, covered in точная резка оксида алюминия.

Композиты с керамической матрицей C/SiC

Углеродное волокно не только обладает характеристиками низкой плотности, высокая удельная прочность, Износостойкость, коррозионная стойкость, электропроводность, теплопроводность, и низкий коэффициент трения, но также обладает отличными механическими свойствами при высоких температурах.

В инертной атмосфере и окружающей среде над 2000 °С, Механические свойства при этом не снижаются. тем не мение, Его высокая стойкость к окислению низкая, Поэтому он обычно смешивается с металлами, керамика, Смолы, и т. д.. для получения современных композиционных материалов, используемых в передовых технологических областях, таких как аэрокосмическая и военная промышленность.

В области термоструктурных керамических матричных композитов, Карбид кремния стал одним из основных кандидатов на роль матричных материалов благодаря своим превосходным высокотемпературным механическим свойствам (сила, стойкость к окислению, сопротивление ползучести, и так далее.), низкий коэффициент теплового расширения и трения, отличная тепло- и электропроводность.

тем не мение, недостатком керамики SiC является то, что она хрупкая.

Композиты с керамической матрицей C/SiC укрепляют керамику SiC за счет добавления углеродных волокон, которые могут заставить материал поглощать энергию разрушения за счет прогиба трещины, Вытягивание и разрушение углеродного волокна и другие механизмы в процессе разрушения.

Это не только повышает прочность и ударную вязкость материала, но также сохраняет превосходные высокотемпературные характеристики матрицы SiC, что является отличным способом подготовки высокоэффективных современных конструкционных материалов.

Он стал основным материалом-кандидатом для высокопроизводительных авиационных двигателей, и будет постепенно применяться к таким устройствам, как компоненты горячего конца газовых турбин, Высокоскоростные тормоза, ядерная энергия, и теплообменники.

Композиты SiCf/SiC

Композитный материал SiCf/SiC ceramic matrix относится к введению волокон SiC в керамическую матрицу SiC в качестве армирующего материала для формирования композитного материала с введенными армирующими волокнами SiC в качестве дисперсной фазы и керамической матрицей SiC в качестве непрерывной фазы.

Композиты с керамической матрицей SiCf/SiC сохраняют преимущества устойчивости к высоким температурам, Высокая прочность, стойкость к окислению, коррозионная стойкость и ударопрочность керамики SiC. В то же время, обладает эффектом армирования волокна SiC и упрочнения, который преодолевает присущие керамике SiC дефекты низкой вязкости разрушения и плохой стойкости к внешним воздействиям.

В качестве высокотемпературного термоконструкционного материала с отличными комплексными свойствами, Композит SiCf/SiC имеет широкие перспективы применения в авиации, аэрокосмический, ядерная энергия, Автомобилестроение и другие сферы, и стал горячей точкой исследований в различных западных странах.

Оксид/оксидные керамические матричные композиты

Композитные материалы Ox/Ox относятся к классу материалов, которые композиционируются с оксидной керамикой в качестве матрицы и оксидными волокнами (вообще 10-12 μм в диаметре). Термостойкость этого материала немного ниже, чем у SiCf/SiC (около 1150°C), а потому, что нет проблемы окисления,

Срок его службы может достигать десятков тысяч часов, В сочетании с низкой плотностью (около 2,5 г/см3) и разумная цена, Это предпочтительный материал для турбовального, Высокотемпературная конструкция двигателя с сердечником газотурбинного двигателя и турбореактивный двигатель, Конструкция хвостового сопла турбовентиляторного двигателя.

С точки зрения матрицы, В настоящее время в центре внимания исследований в стране и за рубежом по-прежнему находится кварцевая матрица, Муллитовая матрица и матрица из оксида алюминия. С точки зрения клетчатки, В основном он делится на три категории: кварцевое волокно, алюмосиликатное волокно и оксид алюминия.

Графен/керамические матричные композиты

Графен обладает отличными механическими характеристиками, Электрические и тепловые свойства, что делает его одним из самых привлекательных материалов. В то же время, Графен имеет большую удельную площадь поверхности и легче диспергируется в керамической матрице, которые могут улучшить свойства границы раздела композитов с керамической матрицей и усилить комбинацию с керамической матрицей.

Это благотворно влияет на перенос электронов, фононы и механические нагрузки, и является идеальным наполнителем для получения керамических композитов с отличными эксплуатационными характеристиками. Многочисленные исследования показали, что графен/керамические композиты обладают отличными механическими свойствами, электропроводность, теплопроводность, Фрикционность и износостойкость, и т. д..

сводка

Помимо применения большого количества керамических матричных композитов в аэрокосмической и оборонной сферах, Высокий спрос на легкие автомобили во всем мире в будущем также будет способствовать быстрому росту рынка керамических матричных композитов.

С целью увеличения запаса хода электромобилей, в дополнение к увеличению производительности батареи, Еще один метод – снижение веса автомобиля. Это побудит автопроизводителей обратить свое внимание на легкие композиты, которые заменят более тяжелую сталь и железо в автомобилях, с керамическими матричными композитами, несомненно, один из самых важных кандидатов.

По данным McKinsey, Ожидается, что использование легких материалов в автомобильной промышленности увеличится с 30% Кому 70% около 2030, что в значительной степени будет способствовать развитию рынка керамоматричных композитов.