点击蓝字关注我们
原文DOI：10.15541/jim20230609
引用本文：
ZHANG X H, WANG Y M, CHENG Y, et al. Research Progress on Ultra-high Temperature Ceramic Composites. J. Inorg. Mater., 2024, 39(6): 571-590.
内容介绍
“固-液”组合工艺微结构表征
随着高速飞行器朝着宽温域、更高速度和长时间和的方向发展，对飞行器鼻锥、前缘和发动机燃烧室等关键结构的热防护性能提出了更加严苛的要求，发展极端环境下使用的高性能热防护材料是当前的研究重点。超高温陶瓷复合材料具有优异的抗氧化烧蚀性能，是一类极具应用潜力的非烧蚀型热防护材料。然而，本征脆性问题限制了超高温陶瓷复合材料的工程化应用，需通过组分结构调控与工艺设计对其进行强韧化。
超高温陶瓷复合材料强韧化机制
哈尔滨工业大学张幸红教授和胡平教授综述了超高温陶瓷复合材料近年来取得的主要研究进展，包括压力烧结、泥浆浸渍、前驱体浸渍裂、反应熔渗、化学气相渗透、固-液组合工艺等制备方法，颗粒、晶须、软相物质、短切纤维和连续纤维等强韧化方法及其机制，以及抗氧化烧蚀机理和轻量化设计等。讨论了超高温陶瓷复合材料组分、微结构和性能之间的关系，对超高温陶瓷复合材料在高速飞行器关键热防护结构中的工程化应用具有指导意义。
超高温陶瓷复合材料抗氧化烧蚀宏微观表征
展望
随着航空航天技术的不断发展，针对高速飞行器热防护系统更高飞行速度、更极端工作环境、更大载荷和更高结构效率的使用需求。对热防护材料的抗氧化烧蚀性能、力学性能和轻量化调控也提出了更高的要求。针对目前超高温陶瓷复合材料发展中的诸多挑战，需从以下三个方面加强研究：
1.面向未来高速飞行器热防护系统的复杂结构与多功能使用需求，应开发新型制备方法，如3D打印等。
2.针对更苛刻的服役环境，应开发主被动结合的热防护材料与结构设计制备方法，提高材料的耐温极限。
3.为促进超高温陶瓷复合材料的工程化应用，实现材料的高效制备，应开发低成本短周期的制备技术。
同行评议
1.本文系统概述了超高温陶瓷复合材料近年来取得的主要研究进展，包括制备方法、强韧化方法、抗氧化烧蚀机理和轻量化设计等，深入讨论了超高温陶瓷复合材料组分、微结构和性能之间的关系，并指出了超高温陶瓷复合材料目前存在的挑战以及未来的发展趋势，具有重要指导意义。
2.本文综述了超高温陶瓷基复合材料的研究进展，内容丰富，有一些作者在本领域的新见解，具有指导意义。
作者简介
第一作者：张幸红，教授、博导，哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所所长，国家杰出青年基金获得者。兼任中国硅酸盐学会理事、国家重大科技专项先进材料技术专家组成员，担任Journal of Advanced Ceramics、Journal of Materials Science & Technology等期刊编委。主要从事先进超高温热防护材料与结构研究，主持国家基金委重点项目、国家重大科技专项基础研究及关键技术攻关项目等科研项目多项，所研制系列热防护材料成功应用于新型高速飞行器、新一代载人飞船试验船、亚轨道可重复使用运载器等热防护系统。发表学术论文200余篇，授权专利30余项，出版专著3本，研究成果获国家自然科学二等奖1项、工信部技术发明一等奖1项、教育部自然科学奖一等奖2项，入选2020年度“中国高等学校十大科技进展”。
E-mail: zhangxh@hit.edu.cn
通讯作者：胡平，哈尔滨工业大学教授/博导。围绕超高温热防护系统与材料国家重大战略需求，长期从事航天热防护材料与结构设计、制备及性能表征与科学评价研究工作，作为项目负责人主持国家级项目20余项，在非烧蚀型超高温热防护材料的基础理论研究和关键技术攻关方面取得了显著成果，提出了高性能连续碳纤维增韧超高温陶瓷复合材料全新的设计与制备方法，从根本上解决了超高温陶瓷材料的本征脆性问题，突破了超高温陶瓷复合材料宽温域强韧化与抗氧化技术瓶颈，发明了梯度化设计及构筑方法，实现了强韧化、抗氧化与轻量化协同，在超高温陶瓷复合材料领域形成了国际引领，率先在国际上实现了该材料的工程化应用，支撑了大国重器的研制。相关研究成果获得教育部自然科学一等奖和国家自然科学二等奖，在国际著名期刊发表SCI论文160余篇，SCI他引5000次，获得国家/国防授权专利20余项。
E-mail：huping@hit.edu.cn
期刊介绍
《无机材料学报》创刊于 1986 年，主要报道包括结构陶瓷材料、信息功能材料、能源与环境材料、生物材料等方面的最新研究成果 , 设有综述、研究论文和研究快报(英文)版块，目前已被SCI-E、EI、Scopus、CA、CSTPCD、CSCD、CNKI、CJCR等数据库收录，入选 “高质量科技期刊分级目录——材料科学-综合类”T1区和“无机非金属领域高质量科技期刊分级目录” T1区期刊。
点“阅读原文”了解更多
