碳化硅纤维

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碳化硅纤维的性能

碳化硅纤维的性能

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(一)•碳碳化硅化纤维硅的优纤良维性能具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能
(一)碳化硅纤维的优良性能
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(一)碳化硅纤维的优良性能 当温度高于1300℃时,其力学性能爱开始下降,所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。
(二)热性能 碳化硅纤维具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能基本不变,可长期使用。
(一)碳化硅纤维的优良性能 碳化硅纤维具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能基本不变,可长期使用。
碳化硅纤维的性能
(一)碳化硅纤维的优良性能
• 良好的力学性能 尼卡伦碳化硅纤维的性能
纤维结构
SiC,非晶体
密度
2.55 g/cm³
纤维直径
15μm
比热率
1.14J/g.℃(300℃)
抗拉强度
2800Mpa
导热率
11.63W/(m.k)轴向
杨氏模量
200Gpa
抗射线性能
中子照射无劣ห้องสมุดไป่ตู้现象
断裂延伸率
1.5%
用20%的NaOH侵蚀20小时后,纤维仅失重1%一下,而且有很好的润滑性,有益于金属复合。 (一)碳化硅纤维的优良性能 当温度高于1300℃时,其力学性能爱开始下降,所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 (一)碳化硅纤维的优良性能 碳化硅纤维具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能基本不变,可长期使用。 尼卡伦碳化硅纤维的性能 用20%的NaOH侵蚀20小时后,纤维仅失重1%一下,而且有很好的润滑性,有益于金属复合。 当温度高于1300℃时,其力学性能爱开始下降,所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 碳化硅纤维具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能基本不变,可长期使用。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。 碳化硅纤维具有优良的耐热性能,在1000℃一下,其力学性能基本不变,可长期使用。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能,在80℃下耐强酸(盐酸、硝酸、硫酸)。 当温度高于1300℃时,其力学性能爱开始下降,所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 当温度高于1300℃时,其力学性能爱开始下降,所以碳化硅纤维是耐热的好材料。

碳化硅纤维断裂强度

碳化硅纤维断裂强度

碳化硅纤维断裂强度
碳化硅纤维的断裂强度是指在受到拉伸力作用下,纤维断裂前所能承受的最大应力。

该参数通常使用单位面积上的力来表示,单位为兆帕(MPa)或千克力/平方毫米(kgf/mm²)。

碳化硅纤维是一种高性能、高强度的纤维材料,其断裂强度较高。

具体的数值会受到多种因素的影响,包括纤维的制备工艺、纤维的尺寸和结构、纤维的含杂质程度等。

一般来说,碳化硅纤维的断裂强度可达到2000-5000兆帕(MPa)的范围。

其中,单丝碳化硅纤维的断裂强度可以超过3500兆帕(MPa),而多丝捻合后的碳化硅纤维则通常在2000-3000兆帕(MPa)之间。

需要注意的是,不同厂家生产的碳化硅纤维可能存在差异,因此具体的断裂强度还需参考各个厂家提供的技术数据。

同时,在实际应用中,还需要考虑到纤维的使用环境和加载方式等因素,以确保纤维在使用过程中能够发挥最佳的性能。

2024年碳化硅纤维市场分析现状

2024年碳化硅纤维市场分析现状

2024年碳化硅纤维市场分析现状碳化硅纤维是一种高性能纤维材料,具有优异的高温、高强度和耐腐蚀性能,因此在众多领域有着广泛的用途。

本文将对碳化硅纤维市场的现状进行分析,并展望未来的发展趋势。

市场概述碳化硅纤维作为一种新兴材料,在航空航天、汽车制造、船舶制造、电子元器件等多个行业有着广泛的应用。

它具有低密度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点,因此在高温、高强度、耐腐蚀等要求较高的领域有着广泛的市场需求。

市场规模目前,碳化硅纤维市场规模正在不断扩大。

根据市场研究报告,全球碳化硅纤维市场的总产值预计将在未来几年内稳定增长。

这主要受到航空航天、汽车制造、船舶制造等领域对高性能材料需求的增加以及碳化硅纤维材料自身独特的特性所驱动。

市场地域分布碳化硅纤维市场地域分布较为广泛。

目前,北美地区是碳化硅纤维市场的主要消费地区,其次是欧洲和亚太地区。

这些地区的航空航天、汽车制造、船舶制造等行业发达,需求量较大,因此对碳化硅纤维的市场需求较旺盛。

未来,亚太地区碳化硅纤维市场的增长潜力将会进一步释放。

市场竞争格局碳化硅纤维市场竞争格局较为激烈,目前市场上存在多家主要生产商和供应商。

这些公司通过不断提高产品质量、降低生产成本以及拓展销售渠道来提高市场份额。

同时,进入门槛较高也是市场竞争格局稳定的原因之一。

市场发展趋势随着碳化硅纤维市场需求的不断增长,碳化硅纤维技术的进步将成为市场发展的一个重要驱动力。

未来,碳化硅纤维可能会进一步提高其高温、高强度、耐腐蚀等性能,并逐渐应用于更多领域。

此外,环保、可持续性也是市场发展的重要方向,研发更加环保的碳化硅纤维生产技术也是市场发展的重要方向之一。

结论综上所述,碳化硅纤维市场具有广阔的发展前景。

市场规模正在不断扩大,地域分布较为广泛。

随着碳化硅纤维技术的进步和市场需求的增长,市场竞争将更加激烈。

未来,随着环保意识的增强,碳化硅纤维的可持续发展将成为市场发展的重要方向。

碳化硅纤维及复合材料 半导体

碳化硅纤维及复合材料 半导体

碳化硅纤维及复合材料在半导体工业中的应用概述1.半导体材料的重要性作为现代电子技术的基础,半导体材料在电子器件、光电子器件、集成电路等领域的应用日益广泛。

在半导体材料的研究和应用中,碳化硅纤维及其复合材料因其优异的性能表现受到了广泛关注。

碳化硅纤维的特性2.碳化硅纤维的结构和制备碳化硅纤维是一种由碳化硅纤维元素组成的细长物质。

其具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优异特性,是一种理想的耐高温材料。

碳化硅纤维一般通过碳纤维或有机聚合物纤维在高温、缺氧环境下碳化得到。

3.碳化硅纤维的性能碳化硅纤维具有良好的高温稳定性,能够在高温下保持相对稳定的结构和性能;其热导率高,热膨胀系数小;同时具有优异的抗氧化和耐腐蚀性能。

碳化硅复合材料的研究与应用4.碳化硅复合材料的制备碳化硅复合材料是将碳化硅纤维与其他载体材料进行复合制备而成的新材料。

通常采用预浸法、浸渍法、层压法等工艺制备碳化硅复合材料。

5.碳化硅复合材料的性能碳化硅复合材料不仅继承了碳化硅纤维的高温稳定性和耐腐蚀性,还具有更好的机械性能、导热性能和导电性能。

在半导体工业中得到了广泛应用。

6.碳化硅复合材料在半导体工业中的应用(1) 提高电子器件的散热性能在半导体电子器件中,散热问题是制约器件性能和寿命的关键因素。

采用碳化硅复合材料作为散热材料,可以有效提高器件的散热性能,提高器件工作效率。

(2) 用于半导体封装材料在半导体器件的封装过程中,需要使用具有良好导热性和机械性能的材料进行封装。

碳化硅复合材料具有优异的导热性和机械性能,逐渐成为半导体封装材料的首选。

(3) 在化学气相沉积中的应用化学气相沉积是半导体工艺中的一种重要技术,传统的石墨材料在这一工艺中存在较大的腐蚀和热膨胀问题。

碳化硅复合材料由于其优异的耐腐蚀性和高温稳定性,可以替代传统材料在化学气相沉积中得到应用。

结论7.碳化硅纤维及其复合材料在半导体工业中的应用前景广阔。

随着半导体工业的不断发展,对于高性能、高可靠性材料的需求将逐渐增加,碳化硅纤维及其复合材料将在半导体领域发挥更加重要的作用。

碳化硅--复合材料、

碳化硅--复合材料、

复合材料姓名:黄福明学号:2015141421022 专业:金属材料工程碳化硅增强体碳化硅纤维是典型的以碳和硅为主要成分的陶瓷纤维,在形态上有晶须和连续纤维两种。

作为先进复合材料最重要的增强材料之一,它具有高温耐氧化性、高硬度、高强度、高热稳定性、耐腐蚀性和密度小等优点。

与碳纤维相比,碳化硅纤维在极端条件下也能够保持良好的性能,故而在航空航天、军工武器装备等高科技领域备受关注,常用作耐高温材料和增强材料。

此外,随着制备技术的发展,碳化硅纤维的应用逐渐拓展到高级运动器材、汽车废烟气除尘等民用工业方面。

一、碳化硅纤维的制备方法碳化硅纤维的制备方法主要有先驱体转化法、化学气相沉积法(CVD)和活性炭纤维转化法三种。

三种制备方法各有优缺点,而且使用不同制备方法得到的碳化硅纤维也具有不同的性能。

1、先驱体转化法先驱体转化法是由日本东北大学矢岛教授等人于1975年研发,包括先驱体合成、熔融纺丝、不熔化处理与高温烧结4大工序。

先驱体转化法制备碳化硅纤维需要先合成先驱体——聚碳硅烷(PCS),矢岛教授以二甲基二氯硅烷等为原料,通过脱氯聚合为聚二甲基硅烷,再经过高温(450 ~500℃)分解处理转化为聚碳硅烷纤维(PCS),,采用熔融法在250 ~350℃下将PCS纺成连续PCS纤维,然后经过空气中约200℃的氧化交联得到不熔化聚碳硅烷纤维,最后在惰性气氛或高纯氮气保护下1300℃左右裂解得到碳化硅纤维。

先驱体转化法制备原理其实就是将含有目标元素的高聚物合成先驱体,再将先驱体纺丝成有机纤维,然后通过一系列化学反应将有机纤维交联成无机陶瓷纤维。

随着碳化硅制备技术的不断改进,逐渐形成了 3代碳化硅纤维。

第1代碳化硅纤维是以矢岛教授研发的方法制备而成。

由于在制备过程中引入了氧,纤维中的氧质量分数为10%~15%,在高温下碳化硅纤维的稳定性变差,影响了纤维在高温环境下的强度和弹性模量。

因此,为改善这个问题研制初了第 2代碳化硅纤维。

碳化硅纤维的特点与应用

碳化硅纤维的特点与应用

碳化硅纤维的特点与应用
碳化硅纤维是一种独特的复合材料,是将硅纤维和碳元素结合起来制成的。

它是由超细金属纤维组成的超强力、超细、超轻质的纤维材料。

碳化硅纤维具有优越的机械性能、耐腐蚀性能、热稳定性能和电学性能,是一种非常受欢迎的高性能材料。

碳化硅纤维的主要特征包括:高模量、高强度、低温度周围变形特性、高热稳定性、优良的电学性能和良好的耐腐蚀性。

它的高强度在一定温度和应变下保持较高,而且吸收热量也很少。

此外,它具有良好的光学性能,如低折射率、良好的红外透射性能和均匀表面光学特性。

碳化硅纤维的应用比较广泛,一般用于飞机外壳、航空航天、医疗设备和军事设备等。

它也可以用于生产的部件的断裂检测,以辨识机械性能指标,以及用于制冷、制冷系统以及其他仪器和仪表的防护。

此外,碳化硅纤维还用于防爆设备,如压缩机、摩托车等。

它甚至可以用于制造卫星及其元件,因为它具有良好的电磁屏蔽性能和耐高温性。

总之,碳化硅纤维具有优越的机械性能、耐腐蚀性能、热稳定性能和电学性能,它的应用范围也非常广泛。

由于其多功能性、耐脆性和非常出色的机械性能,其在航空航天、军事工程和其他领域的应用越来越广泛。

碳纤维增强碳化硅复合材料 制备方法

碳纤维增强碳化硅复合材料 制备方法

碳纤维增强碳化硅复合材料制备方法我折腾了好久碳纤维增强碳化硅复合材料制备这事,总算找到点门道。

一开始啊,我真的是瞎摸索。

我就想啊,这碳纤维和碳化硅怎么就能组合到一起呢。

我最先尝试的方法是直接把碳纤维放到碳化硅的原料里,就像把面条扔到面粉堆里一样,觉得这样就能混合起来,生成我想要的复合材料。

但是啊,结果特别糟糕。

我得到的东西一点都不均匀,有的地方碳纤维都聚在一起了,就像一团乱麻似的。

这才意识到没这么简单。

后来我做了好多功课,知道可能需要一些特殊的工艺。

我就试着用化学气相沉积法,这过程就像给一个骨架涂漆一样,想让碳化硅在碳纤维这个骨架上慢慢沉积。

我把碳纤维放在反应室里,然后让含有硅源气体和碳源气体进去反应,可是这个反应条件特别难控制。

温度稍微高了点或者气体流量稍微不对,就会要么在碳纤维上长不出碳化硅,要么就长得乱七八糟。

而且化学气相沉积法这个设备还挺贵的,做一次实验成本挺高的。

再后来,我又试了粉末冶金法。

这个方法呢,就是把碳化硅粉末和碳纤维混合,混合就像搅拌水泥和沙子一样,尽量让它们均匀分散。

但是这里面问题也不少。

碳纤维很容易断,我在混的时候如果搅拌太猛了,碳纤维就都断成一小节一小节的了,这样就没法好好增强材料性能了。

而且压实的时候也很有讲究,压力小了,材料不致密,压力大了又怕把碳纤维压坏。

最近我试的一种方法感觉有了点成效。

我先对碳纤维进行预处理,就好比给这个增强材料先做个美容,让碳纤维表面能更好地跟碳化硅结合。

比如说我用化学试剂腐蚀一下碳纤维表面,让它变得粗糙一点,这样等会和碳化硅接触的时候就像小爪子抓住对方一样。

然后再用热压烧结法,把处理好的纤维和碳化硅粉末一起放在模具里,高温高压下让他们融合。

这个温度和压力的数值我是经过多少次失败才试出来个大概范围,温度低了或者时间短了,两者结合不紧,温度太高或者压力过大纤维又容易受损。

不过这方法虽然比之前的要好些,但还是有改进空间,我现在还在继续摸索呢。

不确定模具的材料是不是对最终复合材料也有影响,这也是我接下来想要研究的地方。

碳化硅纤维

碳化硅纤维

聚碳硅烷性能特点:本产品是以碳—硅键为主链,含活泼的Si—H键的有机硅聚合物,通常为淡黄色玻璃状固体。

纯度高,含氧量低,可以在一定范围内调控分子量以适应不同的用途,加热可熔,可以溶于常用的有机溶剂。

主要用途:1)陶瓷纤维的先驱体:制备以碳化硅纤维为代表的高温抗氧化陶瓷纤维。

2)陶瓷涂层:将聚碳硅烷以溶液方式涂于金属、陶瓷、石墨等基体材料或构件表面,经干燥、交联、高温无机化后形成陶瓷涂层。

3)陶瓷多孔材料或泡沫体:制备高渗透性、高比表面积、高反射性能、较好的绝缘性能陶瓷多孔体。

4)陶瓷微粉:其粒径小(可达纳米—微米级)5)无机材料粘结剂:聚碳硅烷熔体或溶液可作为陶瓷粘结剂的主要成分。

6)陶瓷基复合材料:聚碳硅烷制备碳化硅基复合材料基体,制备碳—陶、陶—陶复合材料。

聚二甲基硅烷聚二甲基硅烷是一种主链由硅原子组成的高分子材料。

由于Si的低电负性并具有3d空轨道,因此,电子可沿着51—Si主链广泛离域,从而使聚二甲基硅烷具有光电导、三阶非线性光学、光致发光和电致发光等一些特性,在光电导、发光二极管、非线性光学材料等方面有广阔的应用前景,这也是它引起人们广泛关注的重要原因。

聚二甲基硅烷的应用(1)制备SiC陶瓷。

(2)作为烯烃聚合的引发剂。

(3)作为光电导及电荷转移复合物材料。

(4)作为高分辨光致抗蚀剂。

(5)作为非线性光学材料。

(6)制造发光二极管。

(7)开发新型光记忆材料。

(8)聚二甲基硅烷在其他光电材料中也得到了广泛应用。

近年来,聚二甲基硅烷膜用于接触式扫描探针显微镜(SPM)纳米平板印刷术,其优点在于在样品成型时具有更高的溶解度和更少的辐射损失。

聚二甲基硅烷作为一种新型功能高分子材料,对其进行研究不论是理论上还是实践上都有重要的意义,聚二甲基硅烷化学已成为有机硅领域中的一个热点,对它的研究十分活跃。

随着研究的不断深入,聚二甲基硅烷有望在许多领域里得到更为广泛的应用。

纳米碳化硅微粉性能特点碳化硅粉体纯度高、粒径小[30nm~几微米(可控)]、分布均匀,比表面积大、表面活性高,松装密度低,具有极好的力学、热学、电学和化学性能,即具有高硬度、高耐磨性和良好的自润滑、高热传导率、低热膨胀系数及高温强度大特点。

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读书笔记——SiC纤维
通过查找有关资料文献,对作为增强材料的SiC纤维有了一定的了解。

在读书笔记中,介绍了SiC纤维材料的特性、SiC纤维的制备方法、SiC纤维的应用以及国内研究现状。

重点关注了制备方法中的先驱体转换法(PIP)以及SiC纤维在增强陶瓷材料方面的应用。

1.SiC纤维材料特性:
1)比强度和比模量高。

碳化硅复合材料包含35%~50%的碳化硅纤维,因此有较高的比强度和比模量,通常比强度提高1~4倍,比模量提高1~3倍。

2)高温性能好。

碳化硅纤维具有卓越的高温性能,碳化硅增强复合材料可提高基体材料的高温性能,比基体金属有更好的高温性能。

3)尺寸稳定性好。

碳化硅纤维的热膨胀系数比金属小,仅为(2.3~4.3)×10-6/℃,碳化硅增强金属基复合材料具有很小的热膨胀系数,因此也具有很好的尺寸稳定性能。

4)不吸潮、不老化,使用可靠。

碳化硅纤维和金属基体性能稳定,不存在吸潮、老化、分解等问题,保证了使用和可靠性。

5)优良的抗疲劳和抗蠕变性。

碳化硅纤维增强复合材料有较好的界面结构,可有效地阻止裂纹扩散,从而使其具有优良的抗疲劳和抗蠕变性能。

6)较好的导热和导电性。

碳化硅增强金属基复合材料保持了金属材料良好的导热和导电性,可避免静电和减少温差。

此外,它还具有热变形系数小、光学性能好、各向同性、无毒、能够实现复杂形状的近净尺寸成型等优点,因而成为空间反射镜的首选材料。

2.SiC纤维制备方法
2.1化学气相沉积法
化学气相沉积法(CVD)即在连续的钨丝或者碳丝芯材上沉积碳化硅。

通常在管式反应器中用水银电极直接采用直流电或射频加热,把基体芯材加热到1200 ℃以上,通入氯硅烷和氢气的混合气体,经过反应裂解为碳化硅,并且沉积在钨丝或者碳丝表面。

目前有美国达信系统公司、法国国营火药炸弹公司、英
国石油公司和我国中科院金属所在开展此项工作。

2.2先驱体转换法
先驱体转换法(PIP)是以有机聚合物为先驱体,利用其可溶、可熔等特性成型后,经过高温热分解处理,使之从有机化合物转变为无机陶瓷材料的方法。

用该方法制备碳化硅纤维可分为聚碳硅烷合成、熔融纺丝、不熔化处理、高温烧成四大工序,即首先由二甲基二氯硅烷脱氯聚合为聚二甲基硅烷(PDMS),再经过高温(450~500 ℃)热分解、重排、缩聚转化为聚碳硅烷(PCS);PCS在多孔纺丝机上熔纺成500根一束的连续PCS纤维.再经过空气中约200 ℃的氧化或电子束照射得到不熔化PCS纤维;最后在高纯氮气保护下l 000 ℃以上高温处理便得到SiC纤维。

该方法与化学气相沉积法(CVD法)制备的连续SiC纤维相比,具有适合工业化、生产效率高、成本较低的优点.且所制得的SiC纤维直径细。

可编织性好、可成型复杂构件、可改变制备条件获得不同用途的纤维.纤维性能及成本均有进一步改善的前景。

目前,通过先驱体法制备的连续SiC纤维——Nicalon、Tyranno已经商品化。

在树脂基、金属基与陶瓷基复合材料方面已经开展了大量的应用研究。

但其很难满足航空发动机、航天飞行器等对材料提出的更高性能要求。

因此,高性能SiC纤维向低氧含量、近化学计量比方向发展,以适应耐高温性能不断提高的要求。

未来CMC的耐温性对SiC纤维的使用温度提出了更高的要求,提高SiC纤维的使用温度的关键在于抑制高温下SiC晶粒长大和晶相转变,降低SiC纤维中O 的含量。

抑制高温下SiC晶粒长大的有效方法是调整聚碳硅烷先驱体的Si/C比
例,控制SiC纤维中Si,C元素含量,据报道SiC纤维的最佳化学计量式为Si
1C 1.1
纤维中存在少量的剩余C,由于处于晶界的C能阻碍晶界的移动,从而有利于抑制晶粒长大,提高纤维的耐温性。

另外,要提高纤维的高温热化学稳定性,必须设法降低纤维中O的含量,减少高温下小分子物质的产生,解决这一问题的方法有3种:一是避开空气不熔化处理过程,在制备全过程中尽量减少O的引入;二是加入烧结助剂,高温烧结除去Si—C一O纤维中的O并使纤维致密化;三是不经不熔化处理过程而直接制得SiC纤维。

2.3活性炭纤维转化法
活性炭纤维转化法原理比较简单:利用气态的SiO与多孔活性炭反应便转化
生成了SiC。

该法制备SiC纤维成本低、过程简单。

活性炭纤维转化法制备SiC 纤维包括三大工序:①活性炭纤维制备;②在一定真空度的条件下,在1200 ℃—1300 ℃的温度下,活性碳纤维与SiO
2
发生反应而转化为SiC纤维;③在氮气气氛下进行热处理(1600℃)。

2.4超微粉体挤压纺丝法
超微粉体掺混纺丝法是制备连续SiC纤维的经典方法,是将超微SiC粉、粘结剂和烧结助剂等混合后挤压纺丝,高温烧结而成。

英国ICI公司用0.1μm
—2.0μm微粉,PVAc作粘结剂,B和Al
2O
3
作烧结助剂,混合纺丝后高温烧结制
得SiC纤维,其强度为1.6 GPa。

Si也可用作烧结助剂,并能降低烧结温度到1800℃。

3.SiC纤维的用途
碳化硅纤维由于自身的优异性能可用作高温耐热材料,树脂、金属、陶瓷基复合材料的增强材料等。

3.1用作高温耐热材料
碳化硅纤维可用作耐高温传送带、金属熔体过滤材料、高温烟尘过滤器、汽车尾气收尘过滤器等。

例如,日本东京都采用碳化硅纤维毡过滤器用于柴油汽车排放烟尘收集装置(DPF )。

据说,随着环保事业的强化,防止公害条例的制定,需求碳化硅纤维量将要增加。

3.2用作树脂基复合材料
碳化硅纤维可与环氧等树脂复合,制作优异的复合材料。

例如,喷气式发动机涡轮叶片,直升机螺旋桨,飞机与汽车构件等。

3.3用作金属基复合材料
碳化硅纤维可与金属铝等复合,具有轻质、耐热、高强度、耐疲劳等优点,可用作飞机、汽车、机械等部件及体育运动器材等。

3.4用作陶瓷基复合材料
采用、碳化硅纤维增强陶瓷(CMC),因为它比超耐热合金的质量轻,具有高温耐热性,并显著地改善了陶瓷固有的脆性,所以CMC可用作宇宙火箭、航空喷气式发动机等耐热部件以及高温耐腐蚀化学反应釜材料等。

高耐温性连续SiC纤维要在航空发动机、先进航天器等领域得到应用,必须
做好连续SiC纤维增强陶瓷基复合材料的研究。

先进复合材料技术是发展航空、航天高技术和新一代武器系统的物质基础;是决定导弹武器系统的性能与水平的重要因素;是保证和提高导弹武器系统生存能力的关键;是航天高技术的重要组成部分。

SiC陶瓷具有良好的高温力学性能和抗氧化能力,但由于其分子结构的键合特点,缺乏塑性变形能力,表现为脆性,严重影响了其作为结构材料的应用。

通过连续SiC纤维增强的SiC陶瓷基复合材料,在断裂过程中通过裂纹偏转、纤维断裂和纤维拔出等机理吸收能量、阻止裂纹扩展,在增大材料的强度和韧度同时,又保持了SiC陶瓷优异的高温性能,是获得高性能高温结构陶瓷的有效手段。

SiC/SiC复合材料具有类似金属的断裂行为,对裂纹不敏感,不会发生灾难性破坏。

其具有耐高温和低密度等特性,使其成为发展先进航空发动机、火箭发动机和飞行器防热结构的理想材料。

SiC/SiC具有高比强、高比模、耐高温、抗烧蚀、抗氧化和低密度等特点。

其密度为2.0—2.5g/cm3,仅是高温合金和铝合金的l/3—1/4,钨合金的l/9一l/l0。

因此将其应用于航空发动机的热端部件,可有效降低其结构质量和提高燃烧室工作温度,是提高航空发动机的推重比和发展新一代高性能航空发动机的关键材料。

4.国内研究现状
国内国防科技大学航天与材料工程学院是最早开展先驱体转化法制备SiC 纤维、含钛SiC纤维的研究,经过20余年从实验室制得短纤维到制备连续纤维再到进行工业化前期开发。

目前已建成了年产500 Kg的SiC纤维中试生产线。

制得了具有较好力学性能的连续SiC纤维及含钛SiC纤维。

其性能水平为连续长度〉300 m;抗张强度2.5—3.0 GPa;抗张模量180一200 GPa;纤维直径14—16μm丝束根数400一800根/束。

同时开展了大量的基础研究,在实验室制备了含硼、铝、铁、镍的SiC纤维,并在聚碳硅烷的合成、聚碳硅烷的熔融纺丝、不熔化处理与高温烧成等各个环节有不少的创新与改进。

但其高温性能仍然不能满足航空发动机、航天飞行器等对材料提出的新要求。

在其最新的研究中通过在先驱体合成中引入Al,制得了Si—Al—C一(O)连续纤维;通过化学气相交联、两步烧成工艺制得了低氧含量连续SiC纤维,大大提高了纤维的高温性能,有望在耐高温陶瓷基复合材料上得到应用。

厦门大学01近年来也开展了先驱体法制备连续SiC纤维的研究.其工艺路
线包括:以聚碳硅烷为先驱体,经熔融纺丝,电子束辐射交联方式制得低氧含量的交联纤维。

再经过高温烧成制得低氧含量、高耐温连续SiC纤维。

据报道,他们已取得实验室SiC纤维的制备技术,并通过电子束辐射方式实现了SiC原丝纤维的非氧气氛交联。

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