复合材料具有融合特质，是由两种及以上性质相异的材料组合而成，产生了新的材料性能。在材料技术和工艺不断发展的基础上，复合材料凭借优异的性能广泛应用于高新技术产业。复合材料有三种基体类型，分别是陶瓷基、金属基和树脂基，陶瓷基复合材料具有耐高温氧化性和耐磨性，特别是碳纤维增强陶瓷基复合材料的综合性能更优，在多领域有所应用。
1.碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的组成分析
1.1碳纤维材料
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料中把碳纤维作为增强纤维，碳化硅作为陶瓷基体，通过科学制备方法形成碳纤维增强陶瓷基复合材料。由此也看出增强体碳纤维是重要的构成部分。美国1950年左右研制出胶黏基碳纤维，随后英国、德国等逐渐进入碳纤维的研制发展中。碳纤维类型较多，不仅包括聚丙烯腈基碳纤维、粘胶基碳纤维，也包括沥青基碳纤维，聚丙烯腈基碳纤维的聚丙烯腈原丝可以在氧化、碳化的作用下得到高性能的纤维材料，这也是目前应用最为广泛的纤维材料。碳纤维的主要构成物质为碳元素，结构为微晶石墨延轴向排列组成的一种乱层非晶态石墨结构。碳纤维因为含碳量的不同，也包括不同种类。碳纤维具有碳素材料的耐高温、导电、耐腐蚀、导热等共性特质，也具有特殊纤维具有的各向异性，这主要因为碳纤维的微晶结构具有择优取向，延纤维轴方向的抗张强度和杨氏模量强度较高，这是碳纤维性能比较优异的主要原因。碳纤维多会与金属、陶瓷、数字等制得性能较强的复合材料，并在航空、航天、体育等领域广泛应用。尤其是在军事、化工等领域的应用更为社会进步和发展提供支撑。
1.2基体碳化硅陶瓷
碳化硅陶瓷是陶瓷基复合材料中的常见材料形式，碳化硅是共价键化合物，由相同的四面体构成单位晶胞，碳原子和硅原子的位置分布中，碳原子处于周边，硅原子位于中心。经过科学研究，了解到碳化硅的结晶形态超过70种，a-碳化硅是常见的同质异晶物，是在高温（2000℃）状态下形成的。β-碳化硅的晶系结构与钻石相似，形成温度在2000℃以下。当温度逐渐大于2000℃时，β-碳化硅会形成a-碳化硅。早期的碳化硅材料主要应用于防火与隔热领域，后在材料工艺和技术的不断发展下建立共价键材料煅烧理论，碳化硅材料的结构属性逐渐被挖掘，碳化硅陶瓷基体的制备方法较多，主要包括热反应烧结、无压烧结等，但目前碳化硅陶瓷基体制备主要应用有机先驱体高温热解转化法。碳化硅陶瓷拥有常温力学的耐腐蚀、耐磨等性能，也具有抗氧化的高温力学性能，这主要在于碳化硅陶瓷的导电和导热性能较好，其膨胀系数和摩擦系数较低。不过，碳化硅陶瓷基比较脆弱，因此在复合材料制备过程在需要应用碳纤维增强碳化硅陶瓷基体强度，增强材料的能量吸收效果，确保复合材料的韧性和强度。同时，碳化硅陶瓷基的耐热属性好，保证了高温高性能复合材料的制取成功率。
2.碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的应用分析
2.1在航空航天发动机中的应用
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料主要应用于航天涡轮发动机的零件制备中，具有提升发动机燃烧温度，保证发动机工作效率的作用。另外，应用碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料后减少了其他材料和零件的使用，降低了发动机的自重，为整体发动机性能优化奠定基础。目前，碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料主要应用在航空冲式发动机的喷灌、夹芯板和喷嘴、高推重比发动机的燃烧室等方面，可以有效提升工作温度，增强推力，减轻结构重量，起到整体优化效果。同时，该材料也应用在高比冲液体火箭发动机的推力室中，有效减轻结构重量，保证了推力室的使用状态和寿命，为轨道动能拦截系统的便捷化、轻型化的实现奠定基础。最后，应用于推力可控固体火箭发动机的气流通道内，增强了变轨能力与机动能力。
2.2在热保护系统及热结构材料方面的应用
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料作为高温高性能材料，在热保护系统及热结构材料中也有应用。比如说，目前大部分太阳能电池板框架、高速飞行器的防护系统、航空发动机、喷灌浮壁等都在一定程度上应用到纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料，以此提升系统使用寿命，减少维修次数，也可以降低成本。目前，法国已经将碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料应用于系列战斗机上，提升了飞机热防护系统的效率。
2.3碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的其他应用
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料也应用于高温连接件上，可以保证零件高温状态下的性能。不过，连接件的尺寸大约为8～12mm，经过试验证明，碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料生产的连接件既符合应用标准，也满足高温状态下的工作需求，另外，碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料也应用于高速列车、汽车的刹车系统和原子反应堆壁等方面，都展示出不错的应用效果。
3.碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的发展趋势
目前关于碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究和应用已经取得一定成就，在航空航天、轨道交通、军事等领域发挥着重要作用。不过，碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的制备工艺难以规模生产，这在一定程度上限制了其在民用工业发展中的应用。未来，碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料应用需要有效解决制备成本高和量产等问题，突破传统制备工艺的限制，缩短生产周期，提升生产成本的控制能力。另外，需要加强碳纤维预制体编织技术的研究，完成理论设计，持续优化复合材料制备工艺，为碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的进一步发展提供助力。然后，科学分析碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料纤维与基体界面结合强度，确定最佳数字，为材料韧性、强度等指标提供调整基础。最后，需要深入研究碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料高温氧化状态下的氧化机理和行为，增强材料抗氧化性，提升材料性能。
结语：碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料属于高温高性能材料，可以满足高温条件下的应用需求，碳纤维与碳化硅陶瓷基的组合保证了材料的强度、硬度等指标，可以较好的应用于航空航天、军事工业等各个方面。相信未来发展中碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的性能将不断优化，在技术工艺逐渐发展的基础上有效控制应用成本，应用范围将扩展至民用工业，为经济发展做出贡献。
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