课题组长：张伟刚 研究员
学历/学位: 研究生学历/博士学位
邮箱: wgzhang@ipe.ac.cn
地址: 北京市海淀区中关村北二街1号
邮编: 100190
本组概况
高温复合材料与涂层技术课题组成立于2004年。课题组致力于开发和研究有机-无机合成与转化、纳微颗粒复合、热喷涂与化学气相沉积等材料化工新技术，形成了“超高温陶瓷有机前驱体合成”、“SiC与BN陶瓷纤维“、“复合粉体与涂层材料”、“陶瓷基复合材料”等多种高技术新材料研究方向。课题组立足基础研究与关键技术开发，坚持以高技术新材料服务国家战略需求，并与多家企业建立了长期合作关系，在复合粉体、热喷涂涂层、陶瓷前驱体和陶瓷纤维等关键材料领域形成了一定的学科优势。
目前课题组有研究员2人，副研究员5人，高级工程师2人，助理研究员5人，博士研究生和硕士研究生10人，技术工人多人，形成了兼具科学研究与小批量制造的研究团队。课题组承担着多项国家重大科研任务，得到了国家自然科学基金、中科院知识创新工程、国家攻关、企业横向合作等项目的支持，研制的锆铪钽超高温陶瓷前驱体、SiC和BN连续复相陶瓷纤维、飞机发动机耐海洋盐雾腐蚀防钛火系列涂层材料等，实现了规模化批产应用。
研究方向
锆铪钽超高温陶瓷前驱体的合成与应用研究；
连续SiC-ZrC/ZrB2复相陶瓷纤维的合成与应用研究；
高温透波连续BN复相陶瓷纤维的合成与应用研究；
飞机发动机可磨耗封严与热防护涂层研究
科研进展
课题组首次实现了有机金属锆铪催化硅杂烯配位聚合反应；发明了酮-醇-金属酯交换（PBT）合成锆铪钽超高温有机前驱体新工艺；利用合成的有机前驱体研制成功新型高性能热透波BN与SiC-ZrC复相陶瓷纤维，揭示了纤维组成、结构与性能的相互影响规律，相应制备技术成功实现放大与成果转化，纤维力学性能和介电性能等满足高温复合材料使用需求；锆铪钽超高温陶瓷基复合材料耐温能力突破2500℃。上述材料在高马赫数空天飞行领域具有重要应用前景。 其中，采用配位聚合新原理研制的SiC陶瓷纤维平均直径12μm，室温弹性模量300GPa，平均拉伸强度>3.0GPa。该材料具有我国完全自主知识产权，打破了日本Kumada-Yajima重排反应二步法合成聚碳硅烷及其SiC纤维的技术垄断，是研制生产高性能飞机发动机、超燃冲压发动机等重大装备热端部件的关键材料（见图一）。
图一 SiC-ZrC连续陶瓷纤维
涂层技术方向面向高超声速飞行器等高端装备核心部件，开展了稀土改性氧化铪热障涂层/环境障涂层的应用基础与工程化研究，先后研制了适用于超高温复合材料与难熔金属表面热防护的多元稀土改性氧化铪等系列热防护涂层材料体系，并首次通过了2700℃/360s、H2O-O2极端使役环境的发动机地面验证考核，为我国新一代高速装备和临近空间飞行器动力系统的研发提供了引领和支撑性的材料技术支持（见图二）。
图二 稀土改性氧化铪热防护涂层及其应用场景
