CICSiC項目成功開發了基于SiC的CMC的均勻、連續涂層相關的設備和加工技術，以降低成本并提高新設計和應用的性能和可靠性。

AMRC技術研究員Steffan Lea在3D織機上加工碳化硅纖維。

圖片來源：AMRC

謝菲爾德大學先進制造研究中心 (AMRC) 與Archer Technicoat Limited (ATL)、TISICS Metal Composites以及Cygnet Texkimp合作開展了“碳化硅 (SiC) 復合材料的連續界面涂層”（簡稱CICSiC）的項目。

該項目的重點是碳化硅基陶瓷基復合材料 (CMC)的制造路線，這種材料特別適用于高達2000攝氏度的高溫應用，例如航空航天、太空和核能等領域。該項目的交付建立在 AMRC 作為這些材料制造研究的全國領先中心地位之一的聲譽之上。

纖維增強材料和基體之間的界面是 CMC 的關鍵組成部分。該項目旨在開發在 SiC 纖維上均勻、連續地涂覆界面的設備和加工技術，以便更精確地指定基于 SiC 的 CMC 的機械性能，以增強其在航空航天領域的應用。

這有助于開發更高效的發動機，以顯著減輕重量、降低冷卻要求并減少飛機排放，從而減少對環境的影響。

“基于 SiC 的陶瓷基復合材料是一種很有前途的材料，適用于包括航空發動機在內的許多極端環境應用，” ATL 的技術經理Ryan Skillett說。“CICSiC 項目啟動了制造這些高價值材料的新方法的開發，旨在同時降低成本、提高性能和可靠性。”

該項目旨在開發一種新的卷對卷涂層技術，以取代目前的批量涂層方法，將相間涂層應用于 CMC。在批量涂覆方法中，預制體由一步處理的未涂覆纖維制成，因此難以確保以相同的精度均勻覆蓋預制體的所有區域。新方法使用卷對卷工藝來涂覆層間膜，材料從其原始線軸纏繞到新線軸上，確保了涂層的均勻性。由于該材料仍在線軸上，因此可以很容易地用于纖維加工技術。這就允許使用均勻的相間涂層形成更加復雜的形狀。

Ryan說該項目的結果引起了國際專家的興趣。他補充道：“該項目致力于創建一個連續的纖維涂層系統，以與現有的基于批處理的技術協調工作，并在此過程中尋求解決該產品進入市場的一些主要障礙。該項目的成果引起了國際材料專家的興趣，使我們相信它擁有非常光明的未來。”

AMRC 在該項目中的作用主要集中于 SiC 纖維的工業規模加工上，以生產更復雜的預制件。加工這種纖維的能力是實現這種材料潛力的關鍵。在編織和定制纖維放置 (TFP) 等加工技術中使用 SiC 纖維對于建立對這些材料處理的信心非常重要，以便將其應用于工業，并了解當前的加工限制。

處理纖維的工作是在購買的 SiC 以及 ATL 提供的經過涂層程序的 SiC 上進行的，以便了解加工要求、限制和輸出質量的差異。

Nicalon 纖維（帶圓圈）在由 12K PAN 纖維組成的 8 層正交 3D 機織紡織品中用作接結紗。

圖片來源：AMRC

“許多關注高溫應用的行業都對碳化硅復合材料 (SiC-SiC) 感興趣，”AMRC 復合材料團隊的技術研究員Steffan Lea說。“利用連續碳化硅纖維生產更復雜的預制件的能力將使這種高性能陶瓷基復合材料 (CMC) 的新設計和應用成為可能。”

Steffan 說 AMRC 對如何加工 SiC 纖維的理解已經有所發展。他補充道：“在 CICSiC 項目期間，AMRC 對如何在工業規模的機器上加工 SiC 纖維有了熟悉的認知。我們對如何在織機上加工SiC纖維以生產3D編織預成型的知識，使生產具有更高復雜性的統一預成型產品成為可能。使用 Nicalon 定制纖維放置(TFP) 使我們能夠有效地利用材料，僅將其放置在需要的地方，并控制纖維的路徑以充分利用其性能。”

范堡羅航空航天聯盟(Farnborough Aerospace Consortium) 的國家航空航天技術開發計劃 (NATEP) 技術經理Kevin Morris表示，該項目已被證明是一次“非常成功”的合作，并且在 NATEP 的資助下交付了“一個成功的項目”。

他補充道：“CICSiC 項目本身能夠開發與碳化硅纖維連續涂層相關的創新方法，并展示如何克服問題，為未來飛機更高效的推進系統鋪平道路，實現NATEP計劃的目標。”

Ryan贊揚了AMRC對該項目的貢獻，并補充道：“AMRC在處理涂層和非涂層形式的纖維方面提供了關鍵的見解和經驗。如果沒有它的投入，CICSiC 項目就不會如此成功，下一代設備也不會獲得如此多的關注。”

Cygnet Texkimp公司的工藝開發總監 Andy Whitham 說：“在這個項目中，我們了解到處理非常脆弱的陶瓷纖維所面臨的挑戰。它們的某些特性非比尋常，因此親身體驗使用它們所觸及的困難非常寶貴。除此之外，與新伙伴的合作，也為我們對可能為特定應用提供的機械提出不同的想法。”

CICSiC 項目展示了 AMRC 復合材料團隊所做的出色工作及其在 SiC-SiC 復合材料領域的活動。它促進并加速了英國供應鏈中先進材料技術和高強度、高溫材料（如陶瓷基復合材料）的開發和制造。

CICSiC 由國家航空航天技術開發計劃 (NATEP) 資助，該計劃耗資1500萬英鎊，旨在在英國航空航天供應鏈中開發60項航空航天技術。該項目由航空航天技術研究所資助并由 ADS 管理，旨在幫助中小型企業開發創新技術，以增強其能力并增加其贏得新業務的能力。

審核編輯 ：李倩