不再受制于人！中国突破西方60年技术封锁，西方垄断成历史

热门资讯 2025年08月11日 20:55 1 admin

文、编辑 | 白

前言

1600℃的炙热高温，连续十小时的极限考验，中国自主研发的Zelramic-iBN碳化硅纤维涡轮叶片，最终交出了一份令世界震惊的成绩单。

它不仅挺过了足以让国外同类材料失效的极端条件，还刷新了性能纪录，直接打破了西方长达60年的技术垄断。

很多人并不知道，这一刻背后，是37次失败、无数次深夜的试验。是什么技术让中国从被卡脖子到反向领跑？又是谁在关键节点顶住了风险，让试验坚持到最后一秒？

2025年8月1日，中国航发材料领域迎来历史性突破，由中国科学院金属研究所、北京航空航天大学及中国航发商发联合攻关团队研发的Zelramic-iBN碳化硅纤维正式通过工程验证，标志着中国首次在航空发动机核心材料上实现完全自主可控，彻底打破西方长达60年的技术垄断。

航空发动机被誉为现代工业“皇冠上的明珠”，而涡轮叶片材料则是这颗明珠上最关键的“钻石”。由于长期面临西方技术封锁，中国航空发动机的高温合金材料长期依赖进口，尤其是碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料（CMC），一直被美国、日本等少数国家垄断。

2018年，某型号国产发动机研制进入关键阶段时，曾因国际供应商突然断供CMC材料，导致项目停滞近一年。

2013年，国家启动“两机专项”（航空发动机和燃气轮机），将耐高温复合材料列为重点攻关方向。

传统碳化硅纤维在1400℃以上会出现严重性能衰减，而西方最先进的第三代产品虽能耐受1600℃，但对中国严格禁运。中国团队决定另辟蹊径——通过硼氮协同改性技术（iBN涂层），在纤维表面构建纳米级防护层。

研发过程充满波折。2019年的一次热震试验中，首批样品在1550℃下仅坚持3分钟就碎裂，团队一度陷入绝望。直到2021年，材料学家李卫国教授提出“梯度热解+原位生长”新工艺，才突破涂层均匀性难题。

最终，Zelramic-iBN在1850℃极端环境下仍保持85%的抗拉强度，远超美国Hi-Nicalon S（1600℃下强度衰减至60%），且成本降低40%。

BN涂层因其优异的耐高温、抗氧化性能，被视为航空发动机热端部件的理想防护材料。然而，长期以来，涂层与基体材料之间的结合力不足，导致其在极端工况下易剥落，成为制约航空发动机寿命和可靠性的“卡脖子”难题。

自2013年起，泽睿新材料联合中国航发商发组建专项攻关团队，由材料学专家、中国工程院外籍院士李振声领衔。团队尝试了传统气相沉积、等离子喷涂等多种工艺，但前37次试验均以失败告终——涂层要么出现微裂纹，要么在模拟高温环境下迅速脱落。

转机出现在2021年。团队创新性提出“原位改性”技术，通过调控涂层生长过程中的微观结构，在基体与BN涂层之间形成梯度过渡层，使二者结合强度提升近300%。

2023年5月，最终测试数据显示，改性后的BN涂层在1500℃高温下连续工作1000小时后仍保持完好，抗氧化性提高40%，抗蠕变性能达到国际同类材料的领先水平。

这一技术突破迅速引发产业链连锁反应。在航空领域，采用新涂层的发动机高压涡轮叶片寿命预计延长50%，维护成本降低30%，为国产大飞机C929的发动机研发扫清关键障碍。

能源行业同样受益显著。在燃气轮机中，BN涂层可减少高温部件氧化损耗，使发电效率提升2%-3%。按我国现有燃气轮机装机量计算，每年可节约燃煤超百万吨。

光伏和核能领域，该材料作为新一代高温热场组件，可承受硅晶体生长炉的极端环境，推动太阳能电池效率突破26%；在第四代核反应堆中，其耐辐射特性为关键部件提供了更长寿命保障。

BN涂层技术的成功，标志着中国在高性能材料领域实现了从“仿制跟踪”到“自主创新”的跨越。过去，此类高端涂层80%依赖进口，价格高昂且供应受限。

如今，泽睿新材料已建成全球第三条BN涂层量产线，年产能满足200台航空发动机需求，并获欧洲空客、美国GE等巨头的技术评估邀约。

全球产业格局的洗牌已然开始，BN涂层的量产，不仅意味着中国航空发动机少了一块“短板”，更可能催生新的标准体系。

历史表明，材料科学的突破往往引发链式反应，如碳纤维改写航空航天史，硅材料重塑电子信息业。当中国在高温涂层这样的基础领域建立优势时，其带动的将是整个高端装备制造业的跃迁。

唯有保持“第38次试验”的韧性，才能在科技竞合的长跑中始终立于潮头。这场攻坚战的终极启示在于创新没有捷径，但坚持的方向，一定是曙光升起的地方。

参考资料：

光明网《中国航空发动机重大突破！碳化硅纤维撕开西方60年垄断》

中国报告大厅《2025航空发动机高温材料技术突破报告》

发表评论