航空發動機作為飛機的核心動力裝置，為飛機提供源源不斷的動力，需要在高溫、高壓、高轉速惡劣環 境條件下長期反復服役，對飛機的性能、安全性和可靠性具有決定性的作用，其發展水平已經成為衡量一個 國家軍事裝備水平、科技工業實力和綜合國力的重要標志。航空發達國家實施的綜合化高性能渦輪發動機技 術計劃（ＩＨＰＴＥＴ )和先進核心軍用發動機(ACME)計劃，在高推重比，低耗油率，低成本航空發動機上 取得了很大進展[1-2] 。

材料是航空發動機發展的物質基礎，是決定航空發動機現代化水平的關鍵因素之一。“一代材料、一代 發動機”，材料是航空發動機性能、耐久性、維修性和成本的決定性因素[3] 。近年來，新一代航空發動機 提出了更高的增壓比、推重比和渦輪前進口溫度，航空發動機性能指標的大幅提高，使得材料的服役條件越 加惡劣，因此對材料性能有著更加苛刻的要求，目前推重比為10的發動機渦輪進口溫度已達1850Ｋ～1900Ｋ ，推重比12～15發動機渦輪進口溫度超過2000Ｋ[4-5] 。為了滿足先進航空發動機對材料越來越苛刻的要求 ，高溫、高強、低密度材料的研究不斷加快，圖 1 列出了部分不同溫度下服役的先進材料。

而航空發動機先進新材料要達到成熟應用必須走完材料研制和應用研究兩個全過程。通過實際使用環境 下的考核驗證，且性能穩定、可靠，即技術成熟度必須達到７～8級，才能在型號上應用[6] 。因此，能應 用在航空發動機上先進材料的研制周期非常長，為了確保型號的研制進度，往往需要提前開展關鍵技術的攻 關。所以有必要對可應用于航空發動機先進材料的發展情況進行研究分析，掌握國內外先進材料的研究和應 用情況，為發動機主機設計單位技術規劃提供支撐，同時為材料研制單位進一步發展指明方向。

因此，本文對近年來航空發動機先進材料的國內外研究進展和應用情況進行分析總結，并結合航空發動 機型號和未來新一代先進航空發動機材料的需求，提出發展建議。

1、國內外研究進展

1.1　 高溫材料

為了進一步提升材料的性能，滿足航空發動機零部件愈加苛刻的性能要求，于是材料科學家們開始通過 深入研究傳統高溫合金制造工藝來進一步挖掘材料的性能，如渦輪葉片采用單晶鑄造工藝，渦輪盤采用粉末 冶金工藝等，應用這些工藝后傳統高溫合金性能得到了極大的提升，為三代航空發動機的研制提供了基礎， 而材料性能已趨近極限，要滿足新一代先進航空發動機對材料的要求，傳統高溫合金不再能滿足于先進發動 機的發展，急需開展新材料及工藝研究，向著高比強度、高比剛度、抗氧化、耐腐蝕等新型材料發展[5] 。

1.1.1　 陶瓷基復合材料

陶瓷基復合材料工作溫度可達 1650℃ ，與鎳基高溫合金的性能比較如圖2所示，與高溫合金相比具有 更低的密度、更好的抗氧化性和更高的承溫能力等優勢。作為發動機熱端部件材料不僅能實現減重、降低油 耗、提高渦輪前溫度，而且能夠承受極端高溫環境下的應力要求，延長部件服役壽命[７] 。

當前陶瓷基復合材料主要應用于發動機低壓渦輪靜子葉片、噴管等熱端部件非轉子組件，向著高壓渦輪 葉片等服役環境更加惡劣的高溫部件。國外經過四十年的發展， ＧＥ 、羅羅和 ＨｙｐｅｒＴｈｅｒｍ　 ＨTC等公司針對陶瓷基復合材料在航空發動機熱端部的應用開展了大量的研究工作，已成功應用于多款型航 空發動機并實現了工程化生產，并逐漸從低承力部件（尾噴管，火焰筒)發展到高承力部件（渦輪導向器葉 片和渦輪轉子葉片)。國內陶瓷基復合材料的在材料研制和構件制備上開展了一系列的研究工作，具備了構 件研制和小批量生產能力，但是在航空發動機熱端部件的應用研究尚屬于起步階段，僅部分靜子件上開展了 試驗考核[8-12] 。

陶瓷基復合材料由陶瓷基體、增強纖維和界面層構成，在陶瓷基體中通過引入纖維作為增強材料，即保 留了陶瓷材料的耐高溫、抗氧化、耐磨耗、耐腐蝕等優點，同時纖維增強相的增韌機制使得材料對裂紋不敏 感，克服了陶瓷材料脆性大、可靠性低等缺點[13-14] 。陶瓷基復合材料構件制備流程可分為 4 個階段， 如圖 3 所示[15-16] 。

目前，應用最多的是碳纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料，其綜合性能優越，但是在燃氣環境中長時間服 役需要借助環境熱障涂層技術。環境障涂層結構致密，具有高的熔點、良好的表面穩定性、低的氧滲透能力 低等特點，除了能夠抵抗環境腐蝕，同時還兼具阻礙及愈合裂紋和空隙的作用[1７-18] 。相比美國等少數 國家掌握的連續纖維碳化硅陶瓷基復合材料產業化技術，中國陶瓷基復合材料的成形工藝和高性能纖維制備 技術與國外相比還有差距，局限了陶瓷基復合材料的批量生產。

1.1.2　 碳／碳復合材料

碳／碳復合材料是一種新型的高溫材料，具有低的密度（理論密度為 2.2ｇ ／ cm² )、低的熱膨脹系 數、高的強度和良好的耐高溫性能，同時還具有力學性能隨溫度的升高而升高的特點。將其應用于航空發動 機具有提高發動機推重比／功重比和熱端部件工作溫度等優點[19] 。

然而，碳在3７0℃空氣中、在650℃水蒸氣中、在７50℃的CO₂ 中就會發生氧化[20] ，氧化使得碳／碳 復合材料結構疏松和不連續，從而使得力學性能大幅度的下降[21] 。較差抗氧化性能限制其應用，因此涂 層和基體改性等抗氧化技術被應用到了碳／碳復合材料中。目前國外在一定溫度范圍內的抗氧化技術已經較 為成熟，特別是多層涂覆技術已滿足了 1７00℃ 以上的抗氧化要求。

Ｆ100 航空發動機的噴嘴和加力燃燒室噴管均采用碳／碳復合材料進行制備。近年來，隨著碳／碳復合 材料技術的發展，美國 LTV公司已生產出了碳／碳復合材料整體渦輪葉盤，并已完成地面超轉試驗。此外， 俄羅斯、德國、法國也已經生產出碳碳復合材料的渦輪轉子外環、噴油桿等部件[19] 。

1.1.3　 金屬間化合物

金屬間化合物是金屬元素之間或金屬元素與類金屬元素之間通過共價鍵連接，具有良好的耐高溫、耐磨 損和抗氧化性能的新型耐高溫材料[22] 。目前在航空發動機上應用趨勢較為明顯的有 Ti-Al 系金屬間化合 物。在 Ti-Al 系金屬間化合物中，主要研究的是 Ti3 Al 合金、TiAl 合金以及 Ti2AlNb合金，其中 Ti3 Al 和 Ti2AlNb合金長期工作溫度可達 650℃～７00℃，而TiAl 合金工作溫度則可達 ７60℃～800℃ 。采 用 TiAl 合金制造葉片可降低葉片零件

質量，實現系統的減重，同時顯著降低輪盤載荷。目前 TiAl合金葉片主要采用精密鍛造工藝制備，圖4 為鑄造TiAl合金與鍛造 TiAl 合金及其它金屬結構材料比強度的比較，通過鍛造變形，可以大幅度提高 TiAl合金的塑性、強度和疲勞性能[23] 。圖5為鍛造TiAl合金葉片的工藝路線圖。

從 2000 年開始，國外開始采用鍛造工藝制造 TiAl 合金葉片， ＲOｌｌｓ－ ＲOｙｃｅ 公司研制了 鍛造 TiAl 高壓壓氣機 ７ 、8 、 9級葉片，并通過了發動機試車考核；普惠 ＰＷ1100Ｇ發動機第三級低 壓渦輪葉片裝備空客 Ａ320ＮｅO飛機，并于2014年9月首飛，如圖6所示[24] 。國內，北京航空材料研究院 、西北工業大學、北京航空航天大學、南京理工大學、北京科技大學等在鍛造 TiAl合金做了大量的研究工 作，尤其突破了大規格高純凈工業化鑄錠制備、包套擠壓開坯、矩形截面細晶擠壓棒材制備、葉片等溫模鍛 、薄板包覆軋制、復雜構件超塑成形、葉片零件加工等一系列關鍵技術，逐步縮短與國外的差距。

1.2　 耐高溫涂層材料

1.2.1　 高溫防護涂層材料

高溫材料的應用可大大提高熱端部件的高溫強度，但新一代航空發動機渦輪進口溫度進一步提高，已超 過了鎳基單晶高溫合金的熔點，高溫合金的承溫能力逐漸不能滿足其需求，而采用高溫涂層加冷卻結構結合 ，其使用溫度可達到 1650℃以上，保證了發動機的可靠服役。因此，在材料表面涂覆抗高溫性能優異的防 護涂層是提高熱端部件的性能和延長壽命的有效措施之一。

目前，航空發動機高溫防護涂層包括熱障涂層、抗氧化涂層、內腔涂層等，對渦輪葉片內外表面進行防 護，涂層結構如圖 ７所示。熱障涂層主要應用于渦輪葉片外表面，提高葉片材料的高溫抗氧化腐蝕及隔熱 ；抗氧化涂層主要應用于渦輪葉片的外表面，提高葉片材料的高溫抗氧化性能，同時還可以作為熱障涂層的 金屬粘接層，以改善熱障涂層間的界面匹配性；內腔涂層主要應用于渦輪葉片的內腔，以提高內腔的高溫抗 氧化性能[25] 。

1.2.1.1　 熱障涂層

熱障涂層的陶瓷層材料需要具有難熔、相穩定、化學惰性和低熱導、高熱反射率等重要物理化學特征， 同時要考慮其熱膨脹系數與基體材料之間的匹配。 ＺｒO₂ 是目前應用廣泛，綜合性能較好的熱障涂層材料 ，它具有高熔點、化學穩定性耐和高溫氧化等特點，但純 ＺｒO ₂ 具有同素異晶轉變，溫度升高后由單斜 結構轉變為立方結構，伴隨著4％～6％ 體積分數的變化而產生內部熱應力，目前廣泛使用 Ｙ ₂ O ₃ 作為 穩定劑，通過自由膨脹和收縮來釋放中間粘結層與陶瓷層因熱膨脹系數不匹配而產生的內部熱應力，達到增 韌的效果，從而提高材料的抗熱震性與壽命。20世紀80年代初，普惠公司成功地開發了ＰＷＡ264第2代 熱 障 涂 層，成 功 應 用 在 了ＪＴ9Ｄ 、 ＰＷ2000 、 ＰＷ4000 和Ｖ2500等發 動 機 渦 輪 葉 片 上， 截 至1992年，該 涂 層 用 于ＪＴ9Ｄ 、 ＰＷ2000 等發動機渦輪葉片上已經累計飛行了 400 萬小時以上 [26-2７] 。為了適應更高的溫度要求，普惠公司又成功地開發了 ＰＷＡ266第3代渦輪葉片熱障涂層，涂層 制備工藝采用 ＥＢ-ＰＶＤ ，應 用 至 ＪＴ9Ｄ-７Ｒ4、 Ｖ2500 、 Ｆ100-ＰＷ-229 和Ｆ119等發動機渦 輪葉片上，應用該涂層后， Ｆ119發動機高壓渦輪工作葉片工作溫度可提高150Ｋ左右[28-30] 。截至目前 國外應用于熱障涂層的陶瓷層粉末和靶材技術已十分成熟，正在開展更低熱導率的新型陶瓷材料、或者對現 役傳統材料進行改進研究，以提高涂層的使用溫度和隔熱性能。

國內近十年來也開始自主研制噴涂用YSZ粉末，尤其是納米YSZ粉末取得了一定的進展，然而國內自主研 制的噴涂用YSZ粉末還存在 Ｃｌ－ 1含量偏高、雜質元素含量超標、造粒度均勻性差等問題，此外納米YSZ 粉末還存在團聚前的原始晶粒度偏大、粉末的流動性、噴涂工藝性較差等問題，且批次一致性有待提高。

1.2.1.2　 抗氧化涂層

目前報道獲得應用的高溫抗氧化涂層主要是 ＭＣｒＡ －ｌＹ (Ｍ 是 過 渡 族 金 屬Ni 、 CO 、或 ＮｉCO )和 ＰｔAl 兩 種。

ＭＣｒAlＹ涂層的抗氧化機理一般是通過高溫氧化環境中，在表面首先形成 Al2O3 保護性氧化層以阻 止涂層的進一步氧化，達到保護基體的目的。國外對 ＭＣｒAlＹ 涂層的研究主要集中在改變成分含量以及 添加一些元素(Si 、 Ti、Ta 、 W 、 CO 、 Mo 、 Hf 、 Re )或氧化物以提高粘結層的抗氧化和耐熱腐蝕 性能方面。 ＰｔAl 涂層由于貴金屬 Ｐｔ 的加入使得涂層在高溫下保護膜的成膜性能更好，氧化膜自修復 性能更加突出。國外對ＰｔAl粘結層材料的研究集中在Ｐｔ含量對其抗氧化性能的影響方面[31-34] 。

國內高溫抗氧化涂層的承溫能力、抗氧化性能與國外還存在差距。目前實際應用較多抗氧化涂層的是 ＭＣｒＡ －ｌＹ ，北京航空材料研究院、金屬所、中國農業機械化科學研究院等單位先后研制了 ＭＣｒ AlＸ系涂層(ＮｉＣｒAlＹ 、 ＮｉＣｒAl－ＹSi 、 ＮｉCOＣｒAlＹＴａ和 ＮｉCOＣｒAlＹ等)高溫防護 涂層，用于發動機渦輪葉片的防護，并進入小批量生產階段。國內在ＰｔAl 涂層方面，還未開展 Ｐｔ 、 Al 的相對含量對抗氧化性能的影響研究，制備的 ＰｔAl 粘結層抗氧化性能還有待提高。

1.2.1.3　 內腔防護涂層

內腔防護涂層主要包括簡單型鋁化物涂層和改進型鋁化物涂層兩種。簡單型鋁化物涂層是在高溫合金基 體上簡單滲鋁，具有良好的抗氧化性能，但其抗熱腐蝕能力不足。近二十年來國外研究人員在簡單型鋁化物 涂層中加入少量 Ｃｒ 、 Si 、 Ｐｔ等元素，包括 Ｃｒ改性的鋁化物涂層(Al－ Ｃｒ涂層)、 Si改性的鋁 化物涂層(Al-Si涂層)、 Ｐｔ改性的鋁化物涂層(Ｐｔ－ Al涂層)和稀土元素改性鋁化物涂層(ＲＥ-Al涂層) 等改進型鋁化物涂層，其具有比簡單型鋁化物涂層抗熱腐蝕性能[35-3７] 。

根據資料顯示，美國 Ｐ＆Ｗ 公司和 ＣＦＭ 國際發動機公司生產的民用航空發動機渦輪葉片內腔均有 鋁化物防護 涂 層，并 已 在 ＰＷ2000 、 ＰＷ4000-94 、 ＰＷ4000-100 、ＰＷ4000-112 、 ＰＷ4500 、 ＰＷ6000 、 ＰＷ8000 、 ＣＦＭ56-3 、ＣＦＭ56-5 、 ＣＦＭ56-７等發動機型號上應用。

鋁化物內腔涂層主要通過固體粉末滲、料漿滲、氣相滲和化學氣相沉積等工藝制備?；瘜W氣相沉積被認 為是制備內腔防護涂層最為理想的方法，美國完成了化學氣相沉積工藝鋁化物沉積過程反應中間體生成控制 等關鍵技術突破，有效地實現了葉片內腔的防護， ＧＥ 公司和英國 Ｒ-Ｒ23公司采用化學氣相沉積工藝制 備渦輪葉片內腔鋁化物涂層用于裝備 ＧＥ90 、 ＧＥ90-115Ｂ 、 ＲＢ211-535 、ＢＲ７00發動機。

與國外相比較，國內在葉片復雜內腔防護涂層技術成熟度仍需進一步提高，內腔涂層的均勻性、防護性 能等存在較大差距。采用的涂層工藝技術以傳統的包埋滲、料漿滲和氣相滲為主，化學氣相沉積技術應用于 葉片內腔涂層制備的研究工作處于研制階段。

1.2.2　 耐高溫隱身涂層材料

航空發動機作為作戰飛機重要的雷達散射源和紅外輻射源，其后腔體及其內部件、邊緣等的雷達散射信 號和后腔體及其熱端部件、尾噴流等的紅外輻射信號占整個飛機尾部特征信號的 95％ 以上，因此發動機隱 身性能嚴重影響著飛機的作戰能力和生存率。耐高溫隱身涂層作為飛行器高溫隱身工程化應用的主要技術途 徑，具有對飛行器外形影響小、工藝簡單、成本較低與可靠性高等優點。

耐高溫隱身涂層包括耐高溫紅外、雷達及兼容涂層等，用于低壓渦輪葉片、整流支板、混合器、內錐體 、噴管唇口等部位，通過降低目標的紅外輻射和縮減目標的雷達散射截面達到隱身的效果。

傳統的紅外低發射率涂層不能滿足發動機苛刻的使用環境，新型材料如金屬粉體涂層、金屬薄膜以及無 機涂層逐漸成為國外開展耐高溫紅外隱身涂層的研究方向，其中金屬微粉（主要包括鋅、鋁、鐵、鎳、銅以 及銀、金、鉑等金屬材料)來源廣，效果好，是低發射率涂層中最常用的功能填料之一，可以實現 3μ ｍ～ 5 μ ｍ 和 8 μ ｍ～14 μ ｍ 波段的全波段紅外低發射率效果[38-40] 。

耐高溫雷達吸波材料是由基體材料和耐高溫吸收劑所組成，通常將耐高溫吸收劑分散在基體材料中，承 擔吸波功能。國外研究及應用較多的是耐高溫介電損耗吸波材料，基體主要 分 為 陶 瓷 基 體(Si3 Ｎ 4 、 Al 2 O 3 、 AlＮ 、莫 來石、 ＺｒO2 等)和玻璃基體（磷酸鹽、 Ｌｉ 2 O-Al 2 O 3-SiO 2 、 Ｌｉ 2 O －Ｂ 2 O 3-SiO 2 、 ＭｇO-Al2O 3-SiO 2 )兩大類；而耐高溫吸收劑主要有 SiＣ 、 Ｓｉ3 Ｎ 4 、 鈦酸鋇、硼硅酸鋁、乙炔炭黑、碳納米管、納米 Si-Ｃ-Ｎ 、 Si-Ｃ-O 、 Si-Ｃ-Ｆｅ 等[41-42] 。

目前實現材料雷達／紅外兼容隱身主要有兩種技術途徑：一是材料本身具有雷達波高吸收、紅外低輻射 特性（單一型雷達／紅外兼容隱身材料)；二是利用結構設計將雷達隱身材料和紅外隱身材料復合，復合后 可維持材料的雷達與紅外隱身性能保持不變或變化不大（復合型雷達／紅外兼容隱身材料)。但由于雷達隱 身與紅外隱身的機理有所不同，材料紅外發射率的降低與雷達波吸收能力的提高存在著一定矛盾，使得它們 性能相互制約，因此單一型雷達／紅外兼容隱身材料的雷達、紅外隱身性能相對有限，目前發展最 多 的 復 合 型 雷 達／紅 外 兼 容 隱 身 材 料，如 英 國ＢＴＲＲＬＣ 公司、澳大利亞國防科技組織的材料 研究室、德國 ＰＵＳＨ　ＧＵＮＴＥＲ以及瑞典巴拉居達公司均研制在新一代雷達／紅外兼容隱身涂層技 術取得了很大進展。

國外新一代先進戰機用發動機均采用了隱身涂層技術，如美國 Ｆ-22 、 Ｆ-35 、 Ｆ-11７Ａ 、 Ｂ-2 以及法國幻影－2000戰機。國外耐高溫隱身涂層技術發展較早，多種涂層均實現了工程化應用，涂層及制備 技術都較為成熟。相比國外，中國的耐高溫涂層技術發展較晚，在現實應用中還存在較多問題，如雷達吸波 涂層的低頻隱身性能較差，涂層厚度過厚，耐腐蝕性能不足等問題突出。

1.3　 中低溫材料

1.3.1　 鈦合金

先進航空發動機鈦合金用量約 30％～40％ ，鈦合金主要用于制造航空發動機壓氣機葉片、盤和機匣等 零部件，代替鋼和鎳基合金減重效果可達到40％左右，顯著提高推重比和工作效率。

目前在中國航空發動機上獲得應用的主要是 α＋ β 型鈦合金，具有良好的熱加工性能，同時在中溫 環境下又有良好的綜 合 性 能，工 作 溫 度 大 多 在 500℃ 以 下，其 中 在400℃ 以下的鈦合金主要 有 TC4 、 TC6 、 TC1７ ，應用于發動機工作溫度較低的風扇葉片和低壓壓氣機葉片，500℃ 左右工作的 鈦合金有 TC11 、 TC25 、 ＴＡ15和 ＴＡ７合金，其中TC11 是中國目前航空發動機上用量最大的鈦合金 [43-44] 。

隨著發動機零部件溫度的要求越來越高，發展了能在600℃使 用 的 鈦 合 金，如 Ti60 以 及 國 外 的 ＩＭＩ834 、 Ti－1100 、 ＢＴ36 、 ＢＴ41等，國外600℃鈦合金獲得了廣泛的應用，例如ＩＭＩ834 廣泛應用于 ＥＪ200發動機高壓壓氣機第3級整體葉盤和隔圈、 Ｆ119發動機高壓壓氣機后機匣等。

鈦合金的發展趨勢如圖 8 所示，使用溫度越來越高，鈦合金強化技術從固溶強化向有序強化發展，并 進一步向SiＣ纖維復合強化發展，國內、歐美和俄羅斯在不同溫度段對應的牌號如表 1 所示[44] 。

1.4　 樹脂基復合材料

樹脂基復合材料具有高的比強度和比模量、疲勞性能和耐腐蝕性能好等特點，已在多型航空發動機的風 扇葉片、風扇機匣、外涵機匣等部件上得到成熟應用，并朝著結構形式更優、材料性能更高、制造成本更低 、自動化程度更高的方向發展，相比于鈦合金材料，采用樹脂基復合材料減重效率提高了 25％ 以上[45- 46] 。樹脂基復合材料包括增強材料和樹脂基體，其中增強材料有碳纖維、玻璃纖維、 Ｋｅｖｌａｒ纖維 等，樹脂基體有環氧、聚酰亞胺、雙馬等。表2為樹脂基復合材料在國外航空發動機上的主要應用情況，主 要用于發動機風扇葉片、機匣、出口導流葉片等部件[4７-52] 。當前航空發動機用樹脂基復合材料主要為 碳纖維增強樹脂基復合材料。經過幾十年的技術攻關和發展，國內也形成了高韌性、耐高溫復合材料體系及 熱壓罐和樹脂傳遞模塑(ＲＴＭ )制造技術體系，圖9為國內航空碳纖維復合材料發展歷程[53-56] 。

在先進碳纖維和樹脂的研制上，國內已經初步建立了國產碳纖維技術與評價體系，并成功研制了達到 Ｔ300 ／Ｔ７00 ／ Ｔ800 級碳纖維，國產 Ｔ300/Ｔ800 級碳纖維實現了在航空發動機上的考核和應用， 圖10為國內外部分碳纖維的基本 力 學 性 能，國 內 先 進 樹 脂 長 期 使 用 溫 度 突 破350℃ ，韌 性 CAI 達到 300ＭＰａ 以上，其中耐高溫聚酰亞胺基體在航空發動機上得到了大量的應用[5７-59] 。

國內外部分樹脂基復合材料的使用溫度和沖擊后壓縮強度(CAI )如圖11所示，向著高溫性能和高的沖擊 后壓縮強度(CAI )發展，高的 CAI值可獲得更高的減重效率和損傷 安 全 性 能[58-60] 。 發 展 能 夠 長 期 使 用 溫 度 達 到350℃以上，同時要求具有良好的熱氧化、穩定性和成型工藝性能的樹脂基復合材 料是滿足新一代高推重比航空發動機服役溫度和整體結構成型必要要求。

2、發展趨勢與展望

一代新材料的出現支撐了一代新裝備的研發，一代新裝備的研制牽引一代新材料的應用。經過數十年的 發展，中國航空發動機材料技術取得了快速的進步，逐漸從引進、仿制走向自主研制，從上文對航空發動機 新材料國內外研究進展的分析看，中國在先進復合材料、金屬間化合物、高溫鈦合金、涂層等先進高、中、 低溫材料的研究上取得了一系列的研究進展，逐漸縮短了和歐美發達國家的差距，但材料的成熟度還不高， 很多關鍵技術成熟度亟待優化，導致產品合格率較低，且型號應用研究和考核不充分。

此外，隨著中國軍用航空發動機向著更加復雜嚴苛服役環境的轉變，以及未來先進航空發動機的研制需 求，目前航空發動機材料技術儲備尚不能滿足高推重比高可靠發動機發展的迫切需要，特提出如下展望：

（1 )隨著中國軍事實力的增強，航空發動機的服役環境開始由原本單一的內陸環境向復合極端環境轉 變，其中，“高溫、高濕、高鹽霧”的海洋環境帶來的航空發動機腐蝕問題已經嚴重制約發動機性能的充分 有效發揮，而中國航空發動機的腐蝕防護技術，尤其是中低溫防護技術（包括不銹鋼及焊接部位、壓氣機鋼 葉片、可磨耗封嚴涂層等)亟待提升，所采用的工藝無法滿足長期使用要求，急需開展先進的腐蝕防護涂層 和表面處理工藝研究；同時國內發動機主干材料和涂層在典型服役環境下的腐蝕性能數據匱乏，造成在惡劣 環境下發動機零部件的壽命預測存在瓶頸，急需開展主干材料及表面防護在典型服役環境下的耐腐蝕能力及 性能衰減研究，搭建材料-連接件／模擬件-零件／組件-整機的積木式腐蝕試驗驗證體系。此外，為了保證 發動機在真實環境下的長期穩定可靠服役，持續開展外場服役腐蝕數據收集，不斷迭代腐蝕防護與控制設計 。

（2 )目前四代戰斗機及未來的先進戰機對發動機提出了較高的隱身性能指標，發動機是飛機主要的紅 外輻射源，也是后向主要雷達散射源，其隱身隱身性能嚴重影響飛機的作戰能力和生存率。隨著國內耐高溫 紅外、雷達及兼容涂層等耐高溫隱身涂層材料的不斷工程化應用及驗證，涂層脫落、維護困難、成本高昂等 問題不斷凸現，以及飛機方對紅外雷達技術指標要求的不斷提高，更耐溫、更薄、更輕、寬頻譜、可維修性 等更高要求的隱身涂層和針對不同服役環境、不同結構的隱身構件材料及制備工藝的需求更加迫切。此外， 隱身涂層的維修／維護和性能檢測技術也需同步開展研究，為型號全壽命周期的隱身能力提供保障。

（3 )隨著中國航空發動機材料技術的不斷發展，材料品類日趨齊全，建立了符合中國國情的材料體系 ，但與歐美等發達國家相比，中國發動機材料技術基礎不夠雄厚，材料全面性能數據匱乏，尚不能滿足在役 、在研先進航空

發動機研制生產的迫切需求，主要存在以下問題：

1 )部分關鍵工藝成熟度有待提高，比如金屬材料返回料回收利用技術、合金純凈度控制技術、組織均 勻性及批次穩定性控制、大型復雜構件精密制造技術等；

2 )部分關鍵和重要件材料級、毛料級及零部件級材料性能數據缺乏，在支撐強度壽命仿真計算中凸顯 不足，直接影響關重件強度及壽命可靠性的評估，有必要對關重鍵材料進行全面性能數據補充測試，建立起 可實現數據對比、數據推送、數據交互等功能的現代化全面性能數據庫；

3 )加強材料-結構一體化設計研究，如按照復合材料各向異性的設計思想去開展零件結構設計；根據承 載和隱身指標開展結構隱身一體化構件的設計等，建立起一體化結構件設計準則；

4 )先進材料的應用成熟度不高，為滿足新一代航空發動機對先進材料的需求，需開展先進復合材料、 金屬間化合物、高溫／耐蝕防護涂層、高溫鈦合金等新材料的工程化應用研究，提高材料和制造技術的成熟 度，為先進航空發動機的研制提供技術儲備。

參考文獻：

［1]焦華賓，莫松 . 航空渦輪發動機現狀及未來發展綜述［Ｊ] .航空制造技術， 2015 (12 )： 62- 65.

［2]傅恒志.未來航空發動機材料面臨的挑戰與發展趨向［Ｊ] .航空材料學報， 1998 ， 18 (4 )： 52-61.

［3]劉大響.一代新材料，一代新型發動機：航空發動機的發展趨勢及其對材料的需求［Ｊ] .材料工程 ， 201７ ， 45（10 )： 1-5.

［4]袁睿豪，廖瑋杰，唐斌，等.數據驅動的航空發動機材料設計研究進展［Ｊ] .航空制造技術， 2021 ， 64 (18 )： 22-30.

［5]付青峰，楊細蓮，劉克明.航空發動機高溫材料的研究現狀及展望［Ｊ] .熱處理技術與裝備， 2018 ， 39 (12 )： 69-７3.

［6]益小蘇，李興無，蘇彬，等 . 航空發動機材料技術學科發展研究[Ｃ] .2014－ 2015航空科學技術 學科發展報告， 2016.

［７]張小鋒 .ＰＳ-ＰＶＤ 制備 Ｙｂ2SiO5 環境障涂層及水蒸氣腐蝕性能研究[Ｃ]第九屆國際稀土開 發與應用研討會暨2019 中國稀土學會學術年會 .北京，2019.

［8] ＲOＢＩＮＳOＮ?。摇。?， ＨＡＴＴOＮ　Ｋ　Ｓ.SiＣ ／ SiＣ?。欤澹幔洌椋睿纭?ｅｄｇｅ ｔｕｒｂｉｎｅ?。幔椋颍鍻ｉｌ　ｔｅｓｔｅｄ　ｕｎｄｅｒ　Siｍｕｌａｔｅｄ　ｇａｓ?。簦酰颍猓? ｎｅ　COｎｄｉTiOｎｓ ：ＮＡＳＡ ／ ＣＲ-1999-209314 [Ｍ] .Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ ： ＮａTiOｎAl　 ＡｅｒO －ｎａｕTiｃｓ?。幔睿洹。樱穑幔悖濉。粒?ｍｉｎｉｓｔｒａTiOｎ ， Ｇｌｅｎｎ?。遥澹螅? ａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ ，1999.

［７]楊金華 ，董禹飛 ，楊瑞 ，等 .航空發動機用陶瓷基復合材料研究進展 ［Ｊ] .航空動力 ， 2021 (5 )： 56-59.

［8]王恒 ，張帆 ，傅正義 . 先進陶瓷及陶瓷基復合材料 ：從基礎研究到工程應用 一 先進陶瓷及陶 瓷基復合材料分論壇側記 ［Ｊ] . 中國材料進展 ， 2019 ， 38 (10 )： 940-941.

［9]劉巧沐，許建鋒，劉佳.碳化硅陶瓷基復合材料基體和涂層改性研究進展 ［Ｊ] . 硅酸鹽學報， 2018 ， 46 (12 )： 1７00-1７06.

［10]陳智勇，劉建壽，徐穎強，等 .碳纖維增韌碳化硅陶瓷基復 合 材 料 界 面 相 的 研 究 進 展 [Ｊ] . 陶 瓷 學 報 ，2019 ， 40 (6 )： ７01-７09.

［11]左平，何愛杰，李萬福，等 . 連續纖維增韌陶瓷基復合材料的發展及在航空發動機上的應用［Ｊ ] . 燃氣渦輪試驗與研究，2019 ， 32 (5 )： 4７-52.

［12]劉巧沐，黃順洲，何愛杰 .碳化硅陶瓷基復合材料在航空發動機上的應用需求及挑戰 [Ｊ] .材料 工程 ，2019 ， 4７ (2 )： 1-10.

［13]劉鑫，喬逸飛，董少靜，等 .SiＣ ／ SiＣ 陶瓷基復合材料渦輪導葉熱疲勞試驗研究與損傷分析 ［Ｊ] . 燃氣渦輪試驗與研究，2020 ， 33 (4 )： 26-30.

［14]陳志英，汪宇峰，劉勇，等 . 基于封嚴間隙的渦輪盤篦齒綜合優化設計［Ｊ] .航空發動機， 2019 ， 45 (5 )： 19-25.

［15]江舟，倪建洋，張小鋒，等.陶瓷基復合材料及其環境障涂層 發 展 現 狀 研 究[Ｊ] .航 空 制 造 技 術，2020 ， 63（14 )： 48-64.

［16]陳明偉，謝巍杰，邱海鵬.連續碳化硅纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料研究進展［Ｊ] . 現代技術 陶瓷， 2016 ，3７ (6 )： 393-402.

［1７]鄒豪，王宇，劉剛，等.碳化硅纖維增韌碳化硅陶瓷基復合材料的發展現狀及其在航空發動機上 的應用［Ｊ] . 航空制造技術， 201７ ， 60 (15 )： ７6-84 ， 91.

［18]黃璇璇，郭雙全，姚改成，等.航空發動機 SiＣ ／SiＣ復合材料環境障礙涂層研究進展［Ｊ] . 航空維修與工程，201７ (2 )： 28-31.

［19]李賀軍，羅瑞盈，楊崢 . 碳／碳復合材料在航空領域的應用研究現狀［Ｊ] . 材料工程， 199７ (8 )： 8-10.

［20] Ｓｈｅｅｈａｎ?。省。?， Ｂｕｅｓｋｉｎｇ　 Ｋ?。?， Ｓｕｌｌｉｖａｎ?。隆。?Ｃａ ｒｂOｎ －ｃａｒｂOｎ　COｍｐOSiｔｅｓ [Ｊ] .ＡｎｎｕAl?。遥澹觯椋澹鳌ｆＭａｔｅｒｉAlｓＳｃ ｉｅｎｃｅ ， 1994 ， 24 (1 )： 19-44.

［21]付前剛，李賀軍，史小紅，等.沉積位置對化學氣相沉積 SiＣ 涂層微觀組織的影響［Ｊ] .西安 交通大學學報， 2005 ， 39 （1 )： 49-52.

［22]吳建鵬，朱振峰，曹玉泉 . 金屬間化合物的研究現狀與發展［Ｊ] .熱加工工藝， 2004 (5 )： 41-43.

[23] Ｃｈｉｎａ?。粒澹騉ｎａｕTiｃAl?。停幔簦澹颍锳lｓ　ＨａｎｄｂOOｋ?。牛洌椋鬙ｒｉAlＢO ａｒｄ （中國航空材料手冊編委會) .Ｃｈｉｎａ?。粒澹騉ｎａｕTi－ｃAl?。停幔簦澹颍锳lｓ　Ｈａｎ ｄｂOOｋ （中國 航 空 材 料 手 冊)[Ｍ] .Ｂｅｉｊｉｎｇ ： ＡｖｉａTiOｎ?。桑睿洌酰螅簦颍? Ｐｒｅｓｓ ， 2006.

［24] Alａｎ　Ｇｉｌｃｈｒｉｓｔ ， Ｔｒｅｓａ　Ｍ?。蠴ｌｌOｃｋ.Ｃａｓｔ?。牵幔恚恚帷i ｔａｎｉ －ｕｍ　AlｕｍｉｎｉｄｅｓＦOｒ?。蘋ｗ?。校颍澹螅螅酰颍濉。裕酰颍猓椋睿濉。拢欤幔洌? ： ＡＤｅSiｇｎ　Ｃａｓｅ?。樱簦酰洌?ＦOｒ?。睿簦澹颍恚澹鬉lｌｉｃｓ ［Ｃ] .2001.Ｗａｒ － ｒａｒｄAlｅ ： ＴＭＳ ， 2001 ： 1-11.

［25]李鐵藩.材料的高溫氧化與防護[Ｊ]材料保護， 1990 ，23 (1-2 )： 19-22.

［26]文生瓊，何愛杰，王皓.熱障涂層在航空發動機渦輪葉片上的應用［Ｊ] .燃氣渦輪試驗與研究， 2009 (22 )： 59-62.

［2７]牟仁德，陸峰，何利民，等.熱障涂層技術在航空發動機上的應用與發展［Ｊ] . 熱噴涂技術， 2009 (1 )： 53-8.

［28]周宏明，易丹青，余志明，等.熱障涂層的研究現狀與發展方向［Ｊ] . 材料導報， 2006 ， 20 (3 )： 4-8.

［29]付超，孔維凱，廖文俊，等 . 應用于燃氣輪機的熱障涂層技術的研究現狀［Ｊ] . 裝備機械， 2014 (3 )： 16-22.

［30] Ｖａｅｎ?。?， ＪａｒｌｉｇO?。汀 ， Ｓｔｅｉｎｋｅ?。?， ｅｔ　Al.Oｖｅｒｖｉ ｅｗOｎ?。幔洌觯幔睿悖澹洹。簦瑁澹颍鞟l?。猓幔颍颍椋澹颉OａTiｎｇｓ [Ｊ] .Ｓｕｒｆａｃｅ?。? COａTiｎｇｓ?。裕澹悖瑁頞ｌOｇｙ ， 2010 ， 205 (4 )： 938-42.

［31] ＬOｎｇａ　Ｙ ， ＴａｋｅｍOｔO?。?ＩＲ-ｌａｓｅｒ?。簦颍澹幔簦恚澹睿簟ｆ　ｔｈｅ ｒｍAlｓｐｒａｙｅｄ　ＭＣｒAlＹ　COａTiｎｇｓ?。幔睿洹。簦瑁澹椋颉。瑁椋纾琛。簦澹恚穑澹颍幔? ｕｒｅCOｒｒOSiOｎ　ｂｅｈａｖｉOｒ [Ｊ] .ＭａｔｅｒｉAlｓ?。幔睿洹。停幔睿酰妫幔悖簦酰颍椋睿? ＰｒOｃｅｓｓｅｓ ， 1995 ， 10 (2 )： 21７-22７.

［32] Ｌｉａｎｇ　 Ｙ　Ｐ ， ＺｈOｕ?。凇。?， Ｃｈｅｎｇ　 Ｊ?。?， ｅｔ　Al.Ｌａｓｅｒ ?。颍澹恚澹霻iｎｇOｆ?。危镃OＣｒAlＹ?。悖欤幔洹OａTiｎｇ　 Oｎ　ｓｕｐｅｒAlＩOｙ ［Ｊ] .Ｓ ｕｒｆａｃｅ　ａｎｄCOａTiｎｇｓ?。裕澹悖瑁頞ｌOｇｙ ， 1996 ， ７9 (1-3 )： 131-134.

［33] ＤｒａｇOｓ?。?， Ｇａｂｒｉｅｌａ　Ｍ ， ＷAlｔｒａｕｔ?。?， ｅｔ　Al.ＩｍｐｒO ｖｅ －ｍｅｎｔ　Oｆ?。簦瑁濉ｘｉｄａTiOｎ?。猓澹瑁幔觯镺ｕｒ　Oｆ?。澹欤澹悖簦騉ｎ?。猓澹? ｍｒｅｍｅｌｔｅｄ?。停茫駻lＹ　COａTiｎｇｓ [Ｊ] .ＳOｌｉｄ?。樱簦幔簦濉。樱悖椋澹睿悖澹?， 2005 ， ７ (4 )： 459-464.

［34] Ｕｔｕ　Ｄ ， Ｂｒａｎｄｉ　Ｗ ， Ｍａｒｇｉｎｅａｎ?。?， ｅｔ　Al.ＭOｐｈOｌOｇｙ ａｎｄ?。穑瑁幔螅濉。鞳ｄｉｆｉｃａTiOｎ　Oｆ?。龋諳Ｆ　ｓｐｒａｙｅｄ?。停茫駻lＹ －COａTiｎ ｇｓ?。颍澹恚澹欤簦澹洹。猓?ｅｌｅｃｔｒOｎ?。猓澹幔怼。椋颍颍幔洌椋酺iOｎ ［Ｊ] .Ｖａｃｕ ｕｍ ， 2005 ， ７７ (4 )： 451-455.

［35]潘剛.熔燒型料漿法制備 Al-Si涂層的應用研究[Ｊ] .熱加工工藝，2006 ， 10 (1 )： 28-30.

［36] Ｈ　Ｈｅ.ＭｉｃｒOｓｔｍｃｔｕｒｅ　ａｎｄ?。鐿ｔ　COｒｒSiOｎ　ｂｅｈｖｉOｒ　Oｆ　 CO －Si　ｍOｄｉｆｅｄ　Alｕｍｉｎｉｄｅ　COａTiｎｇｓ　Oｎ?。睿椋悖耄澹臁。猓幔螅澹洹。螅酰? ｅｒAl －ｌOｙｓ [Ｊ] .COｒｒOSiOｎ?。螅悖椋澹睿悖?， 2015 ， 100 ： 466-4７3.

［3７] COｓｔａ?。住。模?， ＧｌｅｅｓOｎ?。?， ｅｔ　Al.COｄｅｐOSiｔｅｄ?。悖瑁騉ｍｉ －ｕｍ-Alｕｍｉｎｉｄｅ　COａTiｎｇｓ?。桑?ＫｉｎｅTiｃｓ?。幔睿洹。鞳ｒｐｈOｌOｇｙ　 OｆCO ａTiｎｇ?。纾騉ｗｔｈ [Ｊ] .ＪOｕｍAl　Oｆ?。簦瑁濉。牛欤澹悖簦騉ｃｈｅｍｉｃAlＳOｃｉｅｔ ｙ.1994 (10 )： 2690-2698.

［38]翁小龍，張捷，劉孝會.熱紅外低輻射率涂料的研制［Ｊ] .表面技術， 2001 ， 30 (4 )： 36- 38.

［39]李新華，陳雷，孟曉雄，等.國外涂料型紅外隱身材料研究現狀和發展方向分析[Ｊ] .紅外技術， 1994 ， 16（1 )： 5-11.

［40] ＦＵＬＧＨＵＭ?。摹。?， ＷAlＬ　Ｒ.Ｎｅｗ?。螅簦錋lｔｈ　COａTiｎｇｓｂOOｓｔ　 Ｂ-2ｐｅｒｆOｒｍａｎｃｅ [Ｊ] .ＡｖｉａTiOｎ　Ｗｅｅｋ?。幔睿洹。樱穑幔悖澹裕澹悖瑁頞ｌOｇｙ ， 2000 ， 153 (21 )： 53-54.

［41]劉毅，魏世丞，童輝，等.熱噴涂制備吸波涂層的研究進展［Ｊ] .材料工程， 2014 (9 )： 106 -112.

［42]李斌玲，謝國治，宋曉龍，等.多層雷達波段吸波涂層的研究現狀及展望［Ｊ] .河海大學， 2011 ， 39 (4 )： 464-469.

［43] ＶAlｅｎTiｎ?。巍。蚈ｉｓｅｙｅｖ.Tiｔａｎｉｕｍ　AlｌOｙｓ ： ＲｕｓSiａｎ　Ａｉｒ －ｃｒａｆｔ?。幔睿洹。粒澹騉ｓｐａｃｅ?。粒穑穑欤椋悖酺iOｎｓ [Ｍ]， Ｎｅｗ　ＹOｒｋ ：Ｔａｙ ｌOｒ　＆ Ｆｒａｎｃｉｓ　ＧｒOｕｐ ， 2006.

［44]黃旭，李臻熙，高帆，等.航空發動機用新型高溫鈦合金研究進展［Ｊ] . 航空制造技術， 2014 ， ７ ： ７0-７5.

[45] ＰＡＴＥＲＲＨ ， ＣＵＲＴOＰＡ.Ａｄｖａｎｃｅｄ?。恚幔簦澹颍锳lｓ　ｆOｒｓｐａｃｅ　 ａｐｐｌｉｃａTiOｎｓ [Ｊ] .Ａｃｔａ?。粒螅簦騉ｎａｕTiOｎ ， 200７ ， 61（11 ／ 12 )： 1121- 1129.

［46]焦澤輝，于慧臣，吳學仁，許瑞達，武亮亮 . 激光選區熔化 TC4鈦合金的室溫及高溫拉伸各向異 性與斷裂機制研究？［Ｊ] . 材料導報 .2023 (Ｓ2 ) .

［4７]趙云峰，孫宏杰，李仲平 . 航天先進樹脂基復合材料制造技術及其應用［Ｊ] . 宇航材料工藝 ， 2016 ， 46 (4 )： 1-７.

［48]梁春華，李曉欣.先進材料在戰斗機發動機上的應用與研究趨勢［Ｊ] . 航空材料學報， 2012 ， 32 (6 )： 32-36.

［49]陳巍 . 先進航空發動機樹脂基復合材料技術現狀與發展趨勢［Ｊ] . 航空制造技術， 2016 (5 ) ： 68-７2.

［50]沈爾明，王志宏，滕佰秋，等.先進樹脂基復合材料在大涵道比發動機上的應用［Ｊ] .航空制造 技術， 2011 (1７ )： 56-61.

［51]陳亞莉 . 復合材料在民用航空發動機上的應用[Ｊ] . 國際航空，2012 (10 )： 54-55.

［52]李軍，劉燕峰，倪洪江，等 . 航空發動機用樹脂基復合材料應用進展與發展趨勢［Ｊ] .材料工 程， 2022 (6 )： 49-60.

［53]陳祥寶 . 先進復合材料技術導論[Ｍ] . 北京：航空工業出版社，201７.

［54]馬金瑞，黃峰，趙龍，等.樹脂傳遞模塑技術研究進展及在航空領域的應用［Ｊ] .航空制造技術 ， 2015 (14 )： 56-59.

［55]唐見茂.航空航天復合材料非熱壓罐成型研究進展［Ｊ] .航天器環境工程， 2014 ， 31 (6 )： 5７７-583.

［56]邢麗英，李亞鋒，陳祥寶.先進復合材料在航空裝備發展中的地位與作用［Ｊ] .復合材料學報， 2022 ， 39 (9 )： 41７9-4186.

［5７]包建文，鐘翔嶼，張代軍，等.國產高強中模碳纖維及其增強高韌性樹脂基復合材料研究進展［ Ｊ] .材料工程， 2020 ，48 (8 )： 33-48.

［58]包建文，蔣詩才，張代軍.航空碳纖維樹脂基復合材料的發展現狀和趨勢［Ｊ] .科技導報， 2018 ， 36 (19 )： 52-63.

［59]邢麗英，蔣詩才，周正剛.先進樹脂基復合材料制造技術進展［Ｊ] .復合材料學報， 2013 ， 30 (2 )： ７-15.

［60]邢麗英，馮志海，包建文，等.碳纖維及樹脂基復合材料產業發展面臨的機遇與挑戰［Ｊ] .復合 材料學報，2020 ， 3７ (11 )： 2７00-2７06.