1.4　先进复合材料的研发动态

（1）先进树脂基复合材料　先进树脂基复合材料是以高性能树脂为基体，高性能连续纤维等为增强材料，通过一定的复合工艺制备而成，是具有明显优于原组分性能的新型材料。与传统的钢、铝合金结构材料相比，它的密度约为钢的1/5，铝合金的1/2，而且比强度与比模量远高于二者。

先进树脂基复合材料常用的增强纤维包括碳纤维和其他高性能有机纤维，目前应用得最多和最重要的是碳纤维，其典型代表是环氧树脂基碳纤维复合材料。经过多年的使用验证，环氧树脂基体具有综合性能优异、工艺性能良好、价格低等诸多优点。为了提高先进树脂基复合材料的使用性能，在环氧（EP）的基础上，研究人员开发出了双马来酰亚胺（BMI）基和耐高温聚酰亚胺（PI）基等复合材料。与此同时，先进树脂基复合材料的成型技术也得到了发展。表1.2 是一些常用的树脂基复合材料的成型技术特点和应用。

（2）金属基复合材料　航空航天领域所用到的金属基复合材料主要是指以Al、Mg、Ti等轻金属为基体，以高强度的第二相为增强体的复合材料。这类材料具有优良的导电性能、导热性能、耐高温性能、横向性能、低消耗和优良的可加工性能。尤其是纤维增强钛基复合材料，是先进航空承力部件的候选材料。凭借密度小、比刚度和比强度高、耐温性好等优点，碳化硅纤维增强的钛基复合材料在压气机叶片、整体叶环、盘、轴、机匣、传动杆等部件上已经得到了广泛应用。

（3）陶瓷基复合材料　陶瓷基复合材料使陶瓷材料的韧性大大改善，同时其强度、模量有了提高。目前连续纤维增强陶瓷基复合材料是一个主要的发展方向，它具有密度小、比模量高、比强度高、热力学性能和抗热震冲击性能好等一系列优点，而且具有更高的断裂韧性及断裂功、完全的非脆性破坏形式、优异的耐烧蚀性能或者绝热性能，是未来航天科技发展的关键支撑材料之一，如碳纤维增强陶瓷（C_f/Si₃N₄、C_f/SiC、C_f/SiO₂、C_f/Al₂O₃）以及陶瓷纤维增强陶瓷（SiC_f/SiO₂、Al₂O₃/SiO₂）等。

（4）碳/碳复合材料　碳/碳复合材料是以碳为基体，由碳纤维或其制品（碳毡或碳布）增强的一种复合材料。它兼有碳的惰性和碳纤维的高强度，具有热膨胀系数小、热导率较低、抗热冲击性能好、耐烧蚀性能好和耐含固体微粒燃气的冲刷等一系列的优异性能，而且其质量小，比强度和比弹性模量都很高，更重要的是这种材料在惰性环境下随着温度的升高（可达2200℃）其强度不降低，甚至比室温条件下还高，这些都是其他材料无法比拟的。

制备碳/碳复合材料最关键的技术是坯体致密化，碳/碳复合材料的致密工艺一般采用化学气相渗透（CVI）或者液态树脂沥青浸渍、碳化的方法。碳化的方法有中压碳化和高压碳化，高温处理的方法有充气保护石墨化和真空石墨化。以上的这些方法可以交叉使用和循环使用，从而达到预定的致密化的密度指标。