一、高温合金
镍基超合金:镍基超合金是航空发动机中最为关键的高温材料之一,具有良好的高温蠕变特性、高温疲劳特性以及抗氧化、抗高温腐蚀等综合性能。随着技术的进步,研究人员在合金中添加了如Re(铼)、Ru(钌)等元素,开发出了更高代次的镍基超合金,以满足发动机对更高温度、更长寿命和更高推重比的需求。
单晶高温合金:单晶高温合金是高温合金中的高端产品,其晶体结构完整,无晶界等缺陷,因此具有更优异的高温性能和抗疲劳性能。这类合金在航空发动机中主要用于制造涡轮叶片等关键部件,如DD402、DD406等型号的单晶高温合金就具有极高的应用价值。

陶瓷基复合材料以其耐高温、抗氧化、耐磨耗、耐腐蚀等优异性能,在航空航天发动机中得到了广泛关注和应用。其中,碳化硅纤维增强的碳化硅陶瓷基复合材料(SiC/SiC复合材料)是研究的热点之一,其不仅具有优异的高温性能,还具备良好的力学性能和加工性能,是制造航空发动机高温部件的理想材料。
三、树脂基复合材料
树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、耐疲劳与耐腐蚀性好等优点,在航空发动机冷端部件如风扇机匣、压气机叶片、进气机匣等上得到了广泛应用。随着技术的发展,树脂基复合材料的耐温性能也在不断提升,已发展出了耐温450℃的第四代聚酰亚胺复合材料等新型材料,为航空发动机的性能提升提供了有力支撑。
四、金属间化合物
金属间化合物是近几十年来研究的一类具有广阔前景的高温材料。其中,Ti-Al和Ni-Al系金属间化合物在力学性能及应用研究上取得了显著成就。这些材料不仅具有优异的高温性能和抗氧化性能,还具备较低的密度和良好的加工性能,有望在未来航空发动机中发挥重要作用。

难熔金属如W(钨)、Re(铼)、Mo(钼)、Nb(铌)等具有高熔点、耐高温和强抗腐蚀能力等优点,被广泛应用于固液火箭发动机和航天发动机等场合。这些材料在极端环境下能够保持稳定的性能,为发动机的可靠运行提供了有力保障。
综上所述,航空航天发动机所需的复合材料种类繁多,每种材料都有其独特的性能优势和应用领域。随着材料科学和制造技术的不断进步,未来将有更多新型复合材料被开发出来,为航空航天发动机的性能提升和可靠性保障提供有力支撑。