文 | 钛资源研究院
乾曜立异科技有限公司质料是制造业的基石，，，， ，更是国家科技自强与工业清静的要害支持。。。。 。。。虽然我国先进质料方面已经获得主要生长，，，， ，但高端质料仍面临“卡脖子”逆境，，，， ，部分要害领域依赖入口，，，， ，工业危害突出。。。。 。。。陶瓷基复合质料以其“轻、强、韧、耐高温”的卓越特征，，，， ，成为突破困局、推动装备升级的战略性子料。。。。 。。。从航空发念头热端部件到航天航行器热防护系统，，，， ，从卫星光机结构到新能源装备，，，， ，其应用正一直突破极限、拓展界线。。。。 。。。
近期钛资源投研社约请王震博士举行分享，，，， ，他是上海市青年岗位能手、上海市青年拔尖人才、浙江省科技立异领武士才、国家级科技创业领武士才。。。。 。。。自2004年以来恒久从事陶瓷基复合质料研究，，，， ，2021年建设嘉兴睿立异质料有限公司开展陶瓷基复合质料工业化事情。。。。 。。。作为项目认真人/课题认真人主持担国家重点研发妄想、国家重大工程配套项目、上海市军民融合专项、浙江省领军团队项目等国家及省部级科研项目。。。。 。。。在海内外权威学术期刊揭晓论文30 余篇，，，， ，获授权专利40余项，，，， ，加入制订国家标准5项。。。。 。。。相关手艺效果荣获 2017 年国家手艺发明二等奖、2016年修建质料科学奖（手艺发明类）一等奖、2023年修建质料科学手艺奖（基础研究类）二等奖。。。。 。。。
主持人是钛资源董事总司理康建鹏，，，， ，关注航空航天、医疗康健。。。。 。。。以下为分享实录：
陶瓷基复合质料概述与战略意义
质料作为制造业的基石，，，， ，对国家科技生长与工业清静具有至关主要的影响。。。。 。。。习近平总书记早在2016年天下科技立异大会上就指出：“质料是制造业的基础�。。。 。。。�，，， ，现在我国在先进高端质料研发和生产方面差别甚大，，，， ，要害高端质料远未实现自主供应。。。。 。。。”这一叙述深刻展现了我国在高端质料领域面临的严肃现实。。。。 。。。据统计，，，， ，在对信息显示、运载工具、能源动力、高等数控机床和机械人等领域的347种要害质料举行视察剖析后发明，，，， ，其中61种被外洋禁运，，，， ，156种依赖入口，，，， ，新质料已成为我国“短板中的短板”，，，， ，对工业清静与高手艺生长组成重大危害。。。。 。。。我国虽是质料大国，，，， ，却远非质料强国。。。。 。。。
在这一配景下，，，， ，先进陶瓷作为现代质料三大支柱之一——无机非金属质料的主要组成部分，，，， ，展现出不可替换的战略价值。。。。 。。。先进陶瓷区别于古板日用陶瓷，，，， ，其接纳高度精选或合成的质料，，，， ，具有准确控制的化学组成，，，， ，并通过可控的制备手艺实现结构设计与性能优化，，，， ，具备轻质、高强、耐高温、耐侵蚀等优异特征，，，， ，普遍应用于航空航天、交通运输、新能源、电子信息等高手艺领域。。。。 。。。
陶瓷基复合质料作为先进陶瓷的主要分支，，，， ，继续了古板陶瓷硬度高、耐高温、抗氧化、耐侵蚀等优点，，，， ，同时突破了古板陶瓷脆性大、易断裂的缺乏，，，， ，实现了“敲不碎、摔不碎”的高可靠性，，，， ，被誉为“摔不碎的陶瓷”。。。。 。。。其微结构可针对纤维增强体、界面、基体和涂层四个维度举行精准调控，，，， ，是一种典范的军民两用战略性新兴质料和工程质料，，，， ，在航空航天、现代交通、新能源等领域具有迫切的应用需求和辽阔的生长远景。。。。 。。。
焦点制备手艺与工艺生长
陶瓷基复合质料的生长始于20世纪70年月，，，， ，历经50余年的研究，，，， ，已成为天下各国竞相生长的战略性尖端质料。。。。 。。。其制备历程的实质是通过一系列手艺手段，，，， ，实现陶瓷组分对纤维预制体中保存的束间孔隙和束内孔隙的填充，，，， ，从而获得高致密、高性能的复合质料。。。。 。。。
现在，，，， ，陶瓷基复合质料的主要制备工艺包括化学气相渗透（CVI）、有机前驱体浸渍裂解（PIP）、反应熔渗（RMI）等，，，， ，在现实生产中常接纳多种工艺复合的方法，，，， ，以施展各自优势，，，， ，实现质料性能的最优化。。。。 。。。
化学气相渗透（CVI）工艺是陶瓷基复合质料规模�；；；；；；票傅睦锍瘫忠铡�。。。 。。。该工艺通过气态反应物在高温下剖析，，，， ，并以纤维外貌为生长点原位形成陶瓷基体，，，， ，逐步填充复合质料中的孔隙。。。。 。。。20世纪80年月CVI手艺的突破，，，， ，使陶瓷基复合质料的批量化生产和应用成为可能。。。。 。。。近年来，，，， ，通过在纤维外貌原位生长大长径比乃阶增强相，，，， ，可有用支解孔隙、增添生长附着点，，，， ，可进一步提高致密化效率和提升质料性能。。。。 。。。CVI工艺是陶瓷基复合质料制备历程中的一种最基本手艺，，，， ，纤维增强体外貌的热团结界面层通常由CVI工艺制备。。。。 。。。
有机前驱体浸渍裂解（PIP）工艺通过有机前驱体多次浸渍、裂解转化为陶瓷产品，，，， ，形成类似层状结构的基体。。。。 。。。该工艺适用于重大构件的成型，，，， ，且可通过前驱体分子设计调控基体组成与结构。。。。 。。。近年来，，，， ，新型PIP工艺在降低孔隙率、改善纤维与基体界面团结方面取得显著希望，，，， ，制备出的复合质料孔隙率显着下降，，，， ，纤维拔出长度更短、外貌粗糙度更高，，，， ，体现出更好的整体性能。。。。 。。。
反应熔渗（RMI）工艺通过在高温下向复合质料预成型体中引入熔融流体，，，， ，使其与碳基体反应天生SiC等陶瓷相。。。。 。。。该工艺历程无气态产品爆发，，，， ，易获得高致密度质料，，，， ，且游离硅含量可通过预制体微观结构调控举行控制。。。。 。。。然而，，，， ，该工艺需特殊注重纤维预制体的保�；；；；；；ぃ�，，， ，阻止作为质料骨架的纤维被侵蚀，，，， ，以确保质料的力学承载能力和非脆性断裂行为。。。。 。。。RMI手艺常被誉为一种高效低本钱陶瓷基复合质料制备手艺，，，， ，在面向碳陶刹车盘等承载能力要求相对较低的领域RMI工艺确实是一种高效低本钱制备手艺，，，， ，但在高性能工程质料及构件研制方面，，，， ，RMI工艺更多的作为对其他制备工艺的有用增补，，，， ，强化所制备质料特定方面的性能，，，， ，是获得高性能质料及构件必不可少的一种手段。。。。 。。。
总体而言，，，， ，陶瓷基复合质料的制备手艺并无绝对的优劣之分，，，， ，要害在于凭证差别应用需求，，，， ，综合运用多种工艺，，，， ，扬长避短，，，， ，实现质料性能、本钱与可靠性的最佳平衡。。。。 。。。目今，，，， ，复合工艺已成为主流生长偏向，，，， ，通过CVI、PIP、RMI等工艺的组合与优化，，，， ，推动了陶瓷基复合质料从实验室走向工程化应用。。。。 。。。
应用领域的突破与拓展
陶瓷基复合质料依附其优异的综合性能，，，， ，已在航空航天、国防军工、新能源等多个高手艺领域实现主要应用，，，， ，并一连向更辽阔的场景拓展。。。。 。。。
1.航天热结构与动力系统
在航天热结构件领域，，，， ，陶瓷基复合质料主要用于火箭发念头喷管、航行器热结构、超燃冲压发念头等高温部件。。。。 。。。这些部件面临严肃的气动热与燃气烧蚀情形，，，， ，服役温度通常介于1000℃~2500℃，，，， ，未来甚至将面临3000℃情形应用挑战。。。。 。。。陶瓷基复合质料依附其轻质、高温强度大、抗氧化与耐烧蚀等特征成为理想的选择。。。。 。。。
针对更高温度情形（如1650℃以上SiC易爆发自动氧化）的挑战，，，， ，超高温陶瓷基复合质料（C/UHTCs）应运而生。。。。 。。。该类质料通过引入ZrC、HfC、ZrB?、HfB?等超高温陶瓷组元，，，， ，在服役历程中形成高熔点氧化物保�；；；；；；げ悖�，，， ，显著提升质料的耐超高温与耐烧蚀性能。。。。 。。。我国在该领域起步较早，，，， ，中国科学院上海硅酸盐研究所自2004年即开展C/UHTCs研究，，，， ，相关效果于2008年在《美国陶瓷学会杂志》揭晓，，，， ，引起国际普遍关注。。。。 。。。现在，，，， ，基于超高温陶瓷前驱体的浸渍裂解工艺已成为研制工程样件的主要手段，，，， ，典范构件已通过2000℃以上高温燃气情形及2800℃高频等离子风洞审核，，，， ，知足极端情形热防护系统的设计要求。。。。 。。。
2.空间遥感及光学系统光机结构
在空间光学遥感领域，，，， ，陶瓷基复合质料光机构件肩负着为光学组件提供装置界面、维持光机稳固性的要害功效。。。。 。。。其结构稳固性直接决议相机的成像质量与在轨寿命。。。。 。。。典范构件包括镜筒、主承力框架、次镜支架、反射镜背板、焦面基座等，，，， ，配合组成空间遥感相机的主体结构。。。。 。。。
我国在此领域取得突出成绩，，，， ，中国科学院上海硅酸盐研究所开发的整体结构C/SiC镜筒构件已乐成应用于高分二号、高分七号等数十颗卫星，，，， ，填补了海内陶瓷基复合质料在空间遥感领域的应用空缺，，，， ，有力支持了国家高分专项的实验，，，， ，相关效果“大型高稳固轻量化C/SiC整体结组成套制备手艺及空间遥感应用”荣获2017年国家手艺发明二等奖。。。。 。。。相关手艺效果承继了董绍明院士提出的整体结构陶瓷基复合质料构件手艺理念，，，， ，在构件纤维预制体阶段通过纤维布层搭接的方法，，，， ，实现了重大构件的一体化整体成型。。。。 。。。由于构件中纤维增强体处于一连态，，，， ，可包管构件中差别区域载荷的快速转达，，，， ，提升构件的承载可靠性。。。。 。。。就跟以前绿皮车时代的铁轨可通过螺栓毗连的方法铁轨装置，，，， ，而到了攻击条件更为苛刻的高铁时代钢轨的装置接纳了无缝毗连，，，， ，从而可遭受更高的攻击载荷，，，， ，具有更高的可靠性。。。。 。。。
在此领域，，，， ，嘉兴睿立异质料有限公司通过转化大型高稳固轻量化C/SiC整体结组成套制备手艺及空间遥感应用手艺效果，，，， ，研发的超轻型C/SiC镜筒已应用于北京三号C星座及东方慧眼高分01星等5颗卫星；；；；；；；并通过二次手艺开发，，，， ，成为了海内超大尺寸整体结构陶瓷基复合质料光机构件的唯一供应商。。。。 。。。预计2025–2026年C/SiC光机构件将实现批次化在轨应用，，，， ，“十五五”时代将为多个卫星星座提供配套，，，， ，展现出强盛的工业化潜力。。。。 。。。
3.航空发念头与新能源领域
在航空发念头领域，，，， ，陶瓷基复合质料主要用于热端部件，，，， ，如燃烧室、涡轮外环、导向叶片等，，，， ，要求质料具备轻质、耐高温、抗疲劳、长时抗氧化等特征。。。。 。。。SiC/SiC及SiC/Si(B)C复合质料在此体现出显著优势，，，， ，其使用温度可达1650℃以上，，，， ，且抗氧化性能优异，，，， ，有望推动航空发念头向更高推重比、更低油耗偏向生长。。。。 。。。
SiC/SiC复合质料通过引入BN基界面层，，，， ，使用碳化硅的抗氧化性能和含硼质料的自愈合性能，，，， ，可实现高温情形的长寿命应用。。。。 。。。其密度不到3 g/cm?，，，， ，可实现结构减重50%–70%；；；；；；；耐温能力凌驾1300℃，，，， ，比古板高温合金提升150℃以上；；；；；；；用于航空发念头燃烧室可提升燃烧温度与效率，，，， ，降低燃油消耗约15%，，，， ，镌汰NOx排放。。。。 。。。研究批注，，，， ，SiC/SiC复合质料已可替换镍基合金用于中低压涡轮及部分高压涡轮部件，，，， ，被视为新一代航空发念头热端部件的首选质料。。。。 。。。
在新能源领域，，，， ，陶瓷基复合质料应用于光伏热场、核能结构件等场景。。。。 。。。其耐高温、耐侵蚀、低膨胀的特征契合了能源装备对证料在极端情形下长寿命、高稳固性的要求。。。。 。。。
工业化历程与生长路径
随着陶瓷基复合质料在要害领域应用的一直深入，，，， ，其工业化历程日益加速。。。。 。。。我国已形成一批具有焦点手艺与工业化能力的企业与科研平台，，，， ，推动陶瓷基复合质料从“实验室质料”走向“工程化质料”。。。。 。。。
嘉兴睿立异质料有限公司（其全资子公司浙江航引新质料科技有限公司）是其中的代表企业。。。。 。。。二者均入选国家高新手艺企业与浙江省“专精特新”中小企业，，，， ，具备面向航天等特种领域配套的全套资质。。。。 。。。公司围绕空天领域迫切需求，，，， ，开展陶瓷基复合质料制品及周边产品的研发与批量化制造，，，， ，注重定制化与项目一体化解决计划，，，， ，为客户提供从质料设计、工艺开发到批量制造的全流程效劳。。。。 。。。
在制备平台方面，，，， ，已建成涵盖预制体设计与制备、热解碳沉积、CVI-SiC、PIP、CVD-SiC、CVD-HfC、复合质料构件加工与检测等完整工艺链的自主研制生产平台。。。。 。。。通过掌握CVI、PIP、RMI等全套制备工艺，，，， ，并团结多工艺复合手艺，，，， ，实现了制备历程的扬长避短与降本增效。。。。 。。。
公司提出“让陶瓷基复合质料用得起、用得好、用得定心、定心地用”的工业化目的，，，， ，致力于推动质料本钱的下降与可靠性的提升。。。。 。。。现在已开发出面向可重复使用火箭的集轻质防隔热功效于一体的第三代热防护系统，，，， ，并通过了静热、热振（20次循环）、攻击及耐候性等系列试验验证，，，， ，并在某可重复使用火箭发射使命中获得搭载应用。。。。 。。。
别的，，，， ，通过肩负国家重大工程配套使命，，，， ，企业已实现多种规格陶瓷基复合质料构件的批量供货，，，， ，夯实了工业化基础。。。。 。。。未来，，，， ，企业将继续顺应国家政策与时代生长趋势，，，， ，强化倾覆性低本钱制备手艺研发，，，， ，进一步牢靠在高端复合质料领域的竞争优势。。。。 。。。
挑战、趋势与未来愿景
只管陶瓷基复合质料已取得显著希望，，，， ，但在迈向大规模工业化的蹊径上仍面临一系列挑战：
本钱高企：尤其是超高温陶瓷前驱体产率低、制备周期长，，，， ，导致改性陶瓷基复合质料本钱居高不下，，，， ，制约其在民用领域的推广。。。。 。。。
工艺重大性：多工艺复合虽然提升了性能，，，， ，但也增添了制备流程的重大性与质量控制难度。。。。 。。。
长效可靠性数据积累缺乏：尤其是在极端情形（如超高温、高焓流、强振动）下的长时服役行为仍需更多试验验证。。。。 。。。
标准化与评价系统尚不完善：质料性能测试要领、构件审核标准等仍需进一步统一与规范。。。。 。。。
面临这些挑战，，，， ，陶瓷基复合质料的生长趋势将聚焦于以下几个偏向：
低本钱化制备手艺：开发新型前驱体、优化工艺参数、实现制备历程自动化与智能化，，，， ，从基础上降低质料本钱。。。。 。。。
结构功效一体化设计：进一步施展复合质料可设计性强的优势，，，， ，实现承载、防热、透波、隐身等多功效集成。。。。 。。。
跨标准协同优化：从纳米、微米到宏观标准，，，， ，统筹纤维、界面、基体、涂层的设计与调控，，，， ，实现质料性能的跨越式提升。。。。 。。。
产学研用深度融合：增强高校、科研院所、企业与用户之间的协同立异，，，， ，形成手艺共研、效果共享、工业共推的同盟机制。。。。 。。。
未来，，，， ，陶瓷基复合质料将继续作为支持航空航天、国防军工、新能源等高端装备生长的要害质料，，，， ，向着“更轻、更强、更耐高温、更可靠、更经济”的偏向一连演进。。。。 。。。通过手艺立异与工业协同，，，， ，我国有望在陶瓷基复合质料领域实现从跟跑到并跑以致领跑的转变，，，， ，为制造强国与科技强国建设提供坚实的质料基石。。。。 。。。
Q1：现在工艺能力的产品的良率是几多？？？？？？？下一步的目的是什么？？？？？？？
A：公司目今在航天遥感领域主要提供非标定制产品，，，， ，尚未实现大规模生产，，，， ，因此良率虽较高但难以准确统计。。。。 。。。随着2026至2027年部分产品进入批产阶段，，，， ，相关数据将逐步可量化。。。。 。。。他强调，，，， ，为提升生产良率、推动工业化，，，， ，公司正转变研发思绪：从以往研究历程“做加法”——通过引入新工艺、新组分知足特定需求，，，， ，转向工业化历程“做减法”——着力简化工艺、优化质料因素，，，， ，使生产流程更稳固、更高效。。。。 。。。这一战略焦点是生长低本钱制备手艺，，，， ，旨在缩短周期、降低本钱，，，， ，最终实现陶瓷基复合质料“用得起、用得好”的工业化目的。。。。 。。。
Q2：在陶瓷机复合质料这个领域里边，，，， ，特殊在这个航空航天应用里边，，，， ，我们跟外洋的差别是什么？？？？？？？
A：我国在陶瓷基复合质料领域与外洋保存一定差别，，，， ，尤其在航空发念头方面。。。。 。。。例如，，，， ，美国GE公司已将该质料成熟应用于C919等民用客机，，，， ，而我国仍处于攻关阶段。。。。 。。。在航天领域，，，， ，只管因制度缘故原由披露有限，，，， ，但从手艺生长看我国并不落伍。。。。 。。。然而，，，， ，在规模�；；；；；；牍ひ祷芰ι希�，，， ，我国仍有提升空间。。。。 。。。值得注重的是，，，， ，在空间遥感领域，，，， ，我国已实现全球领先——接纳一连纤维研制的大尺寸卫星光机构件属国际首创，，，， ，而外洋果真报道的最大尺寸仅为200毫米量级。。。。 。。。这标记着我国在该特定应用偏向上形成了奇异优势。。。。 。。。
Q3：陶瓷基的复合质料，，，， ，听你讲了有了许多的这样的一些应用，，，， ，那若是说让你去排个顺序的话，，，， ，在未来的三到五年内里，，，， ，哪些领域里边就是由高到低的话，，，， ，能给出来三到五个这样的领域吗？？？？？？？
A:未来几年陶瓷基复合质料在乾曜立异科技有限公司多个领域将迎来市场爆发。。。。 。。�？？？？？？？仗煲８杏牒教於α煊蛟ぜ圃鎏硐灾�，，， ，尤其随着海内外众多商业航天公司（包括火箭、发念头及热防护系统研制企业）的兴起。。。。 。。。同时，，，， ，体制内单位正逐步转向商业化运作模式，，，， ，例如古板航天院所转化为商业火箭、商业卫星公司，，，， ，进一步推动了行业市场化历程。。。。 。。。只管详细应用领域因制度缘故原由未便详述，，，， ，但“十五五”时代该质料市场将实现重大突破，，，， ，工业生态在体制机构转型与首创企业立异的双重驱动下正迅速形成。。。。 。。。