在航空航天、高端装备与新能源领域,装备核心热端部件正面临越来越严苛的服役环境,不仅要面对复杂交变应力的持续作用,还承受1200℃以上的高温、剧烈的热冲击、氧化气氛的长时侵蚀,传统的金属材料早已逼近使用极限,而常规结构陶瓷材料虽然能耐极高温度,但却存在脆性大的固有缺陷。在此背景下,研究人员在氧化铝陶瓷作为基体的基础上,添加连续氧化铝纤维为增强体制备出的连续氧化铝纤维增强氧化铝基陶瓷基复合材料(Al₂O₃/Al₂O₃ CMC) 凭借耐高温、抗氧化、高比强、高韧性等优异性能,成为航空航天、高端装备、新能源等领域核心热结构材料,具备不可替代的应用价值。

Passport20发动机采用的Al2O3/Al2O3复合材料整流罩、排气混合器和中心锥(图源:航空动力)
然而,长期以来,连续Al₂O₃纤维增强氧化铝基复合材料在规模化生产上仍长期面临着几大“拦路虎”:一是纤维、基体与界面相之间的协同作用机制尚未完全明晰,导致材料设计缺乏系统的理论指导;二是在高纯度、高烧结活性的基体粉体及稳定分散浆料方面,国产化水平亟待提升;三是复杂形状产品的成型和致密化技术尚不成熟,现有制备工艺(如溶胶-凝胶法、浆料浸渗-烧结法)存在周期长、能耗高、工艺参数控制复杂等问题,难以实现大规模产业化生产......可以说,突破连续氧化铝纤维增强氧化铝基复合材料的基体技术、界面技术与制备工艺,对助力先进陶瓷产业实现高端化、自主化发展具有至关重要的意义。
面向行业痛点与国家需求,于6月25-26日在陕西西安举办的CAC2026 全国先进陶瓷论坛暨半导体用陶瓷专题论坛特邀上海大学纳米中心施利毅教授分享报告《连续 Al₂O₃ 纤维增强氧化铝基复合材料及其关键基体材料技术进展》。在报告中,施教授将系统梳理该类 CMC 微观结构组成与界面设计原理,明晰纤维、基体、界面相的协同作用机制,梳理主流成型工艺技术路径,报告内容包括:
1)连续氧化铝纤维增强氧化铝基陶瓷基复合材料研究发展现状;
2)关键基体材料技术进展;
3)关键基体粉体及分散浆料研发进展;
4)连续氧化铝纤维增强氧化铝基复合材料发展趋势。
报告人介绍

施利毅,上海大学纳米中心教授、博士生导师。材料复合及先进分散技术教育部工程中心主任、上海市颗粒学会理事长。研究方向为精准调控纳米粉体合成及工业化生产,实现多种纳米功能粉体材料批量化生产,多项成果和产品在集成电路、电子陶瓷、锂电等领域应用。以第一完成人获省部级科技奖励一等奖、二等奖多项。授权中国发明专利近300项、美国、日本、欧洲等发明专利60项;发表SCI论文600余篇,H指数106,2020-2024年入选全球高被引学者,并入选全球前0.05%顶尖学者名单。
CAC先进陶瓷论坛会务组