GE航空发力加速推进陶瓷基复合材料功能应用

西半球

　通用电气(GE)航空集团近日对外宣布，将投资2亿美元，于2016年在美国阿拉巴马州亨茨维尔市新建两个复合材料制造厂，用于碳化硅(SiC)和陶瓷基复合材料(CMC)的批量制造，这两种复合材料都是制造喷气式发动机和陆基武器装备燃气涡轮发动机零部件的必备材料。

　　陶瓷基复合材料由于其具有高性能系统所需的轻质和耐高温等特性，对于航空航天领域，特别是发动机的设计制造而言越来越重要。GE航空与世界领先的航空器发动机制造商CFM国际合作公司共同开发的LEAP涡轮扇发动机，目前已服务于空客A32neo和波音737MAX飞机，LEAP发动机也是首个采用陶瓷基复合材料热端部件的商用喷气发动机。

　　今年年初，GE航空展示出世界上首个成功采用陶瓷基复合材料叶片的F414发动机。制造商也表示，对陶瓷基复合材料的需求预计在未来10年将会急剧增加，特别是由于喷气式发动机的应用需求。每个LEAP发动机需要18个陶瓷基复合材料涡轮罩环，引导空气流通方向并确保涡轮叶片的运转效率。陶瓷基复合材料也用于新型GE9X发动机燃烧室和高压涡轮部分的制造。

　　在美国阿拉巴马州新建一个GE厂，建立并发展可满足大批量生产陶瓷基复合材料零部件的供应链具有重要意义。陶瓷基复合材料是首先通过将碳化硅陶瓷纤维与碳化硅基底材料复合后，再涂覆一层专用涂层，以进一步提升其性能。与金属材料相比，密度仅为其1/3，由于减少了涡轮扇发动机的重量，从而提高了运转效率。

　　另外，与金属合金材料相比，由于陶瓷基复合材料具有更好的耐热性，因此在发动机高温区只需较少的冷却气体。而且，在发动机流道中使用空气代替，将意味着发动机运转效率更高，产生的热量更少，从而减少了对发动机的维护工作，并降低燃油消耗。

　　此次新建工厂之一是美国首个碳化硅陶瓷纤维制造厂。与之毗邻的工厂将采用碳化硅陶瓷纤维来制造单向陶瓷基复合材料带材，以用于陶瓷基复合材料零部件的制造。

　　碳化硅陶瓷纤维工厂的建立将获得美国空军研究实验室2190万美元的资助。GE公司表示，这一新建工厂将极大地提高美国碳化硅陶瓷纤维的制造能力，并将会为美国国防部、赛峰(Safran)集团等客户提供纤维材料。

　　第二个工厂将由GE独资建立，并在陶瓷纤维上涂覆GE专用涂层，然后将其加入到基底材料中以制造陶瓷基复合材料带材。GE航空位于北卡罗来纳州阿什维尔市的制造厂将采用该种陶瓷带材制造陶瓷基复合材料涡轮罩环，用于LEAP发动机高压涡轮部分的制造。

　　新建的两个工厂将于2016年年中开工，预计于2018年年中建成，同年投入生产。