碳化硅--复合材料、
多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能共3篇

多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能共3篇多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能1多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能随着科学技术的发展和人们对环境保护的重视,传统陶瓷材料的应用范围已经不能满足人们的需求。
多孔碳化硅材料凭借其高度的化学稳定性、热稳定性和机械强度等优良性能,在高级材料领域应用广泛。
本文将介绍多孔碳化硅陶瓷的制备方法以及其在新材料领域的应用。
一、多孔碳化硅陶瓷的制备方法多孔碳化硅陶瓷的制备方法包括两种:一种是传统的陶瓷制备方法,一种是新型的多级微波制备方法。
1. 传统制备方法传统的多孔碳化硅陶瓷制备方法包括高温烧结和化学气相沉积两种。
高温烧结法是将混合了碳化硅粉末和其他添加剂或者硅的混合粉末,在高温下进行烧结得到多孔碳化硅材料。
化学气相沉积法是将氯化硅等硅源及碳源放入炉中进行化学反应,最终得到多孔碳化硅材料。
2. 多级微波制备方法多级微波制备法是指通过微波辐射、干燥和碳化构成,形成多孔碳化硅陶瓷材料。
首先将硅源和碳源均匀混合,然后使用微波辐射干燥,在多个微波腔中进行碳化反应,最终得到多孔碳化硅陶瓷材料。
二、多孔碳化硅陶瓷的性能分析1. 化学稳定性多孔碳化硅材料具有很好的化学稳定性,能够抵御酸、碱等强化学腐蚀,不会被氧化、退化,可长期使用于高温、高压等恶劣环境下。
2. 热稳定性多孔碳化硅材料热稳定性较高,耐热温度高达1500℃以上,不易熔化或瓦解,能够在高温下保持稳定结构和性能。
3. 机械强度多孔碳化硅材料具有很高的机械强度,能够承受很大的压力和载荷,保持长期的强度稳定性。
三、多孔碳化硅陶瓷复合材料的应用多孔碳化硅陶瓷复合材料是指将多孔碳化硅材料与其他材料(如金属、聚合物等)复合,形成性能更为优异的材料。
多孔碳化硅陶瓷复合材料具有多孔材料的高孔隙率和复合材料的高强度、高稳定性等优点,广泛应用于先进制造技术、光伏、半导体等领域。
结论多孔碳化硅陶瓷是一种具有高度化学稳定性、热稳定性和机械强度等优良性能的新型材料,在复合材料中具有广泛的应用前景。
碳化硅材料牌号

碳化硅材料牌号全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:碳化硅材料是一种重要的工业材料,具有很强的耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特点,被广泛应用于各个工业领域。
碳化硅材料有很多牌号,其中一些比较常见和重要的牌号包括:SISIC、SSIC、RBSIC等。
下面我们将对这些碳化硅材料的牌号进行详细介绍。
首先我们来介绍SISIC材料,SISIC是由SiC和C两种原料制成的碳化硅复合材料,具有优异的性能。
SISIC材料硬度高、耐磨、耐腐蚀、耐高温,在高温下稳定性好,因此广泛用于耐磨、耐腐蚀的应用场合。
SISIC材料主要应用于耐火材料、耐腐蚀材料、磨损件、液压零部件等领域。
碳化硅材料具有很多牌号,每种牌号都有着自己独特的性能和应用领域。
在实际应用中,选择合适的碳化硅材料牌号能够更好地满足工程要求,提高材料的性能和使用寿命。
希望本文能够帮助大家更好地了解碳化硅材料的牌号,为工程设计和材料选型提供参考。
【字数不足2000字】第二篇示例:1. C101C101是碳化硅材料中的一种常见牌号,具有很高的热导率和化学稳定性,广泛应用于制造电子元件、热管理器件、高温结构件等领域。
C101具有优异的热导率和热稳定性,可以在高温、高压环境下保持稳定性能,是一种非常理想的工程陶瓷材料。
总结:碳化硅材料在工业领域具有广泛的应用前景,不同牌号的碳化硅材料具有不同的特性和应用范围,可以满足不同领域的需求。
选择合适的碳化硅材料牌号对于提高产品性能、延长使用寿命具有非常重要的意义,相信随着技术的不断进步和碳化硅材料的不断发展,碳化硅材料将在更多领域展现出更广阔的应用前景。
第三篇示例:碳化硅是一种非金属硬质材料,具有优异的耐高温性能、耐腐蚀性能和优良的机械性能。
在工业领域中,碳化硅被广泛应用于陶瓷、耐火材料、磨料和切削工具等方面。
不同的碳化硅材料牌号代表着不同的性能和用途,下面我们来介绍一些常见的碳化硅材料牌号。
1. 乙型碳化硅(β-SiC)乙型碳化硅是一种高纯度的碳化硅材料,具有优异的耐高温性能、热传导性能和耐腐蚀性能。
碳化硅/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

碳化硅/环氧树脂复合材料的制备及性能研究分别采用固化剂D230、9035、acamine 2636与环氧树脂E51混合,然后分别与用硅烷偶联剂(KH550、KH560、A171)处理的碳化硅颗粒混合,采用浇注法制备了碳化硅/环氧树脂复合材料。
以材料的弯曲强度为评价方法,研究了3种不同固化剂构成的环氧树脂体系以及3种硅烷偶联剂对碳化硅/环氧树脂复合材料性能的影响,以及复合材料弯曲强度与材料中环氧树脂含量的关系。
结果表明,3种固化剂中以D230、9035制备的材料性能为好;采用KH550、KH560处理碳化硅颗粒后的材料性能比不处理或采用A171处理碳化硅颗粒后的材料性能为好。
随着复合材料中环氧树脂相含量的增加复合材料的弯曲强度下降。
标签:环氧树脂;碳化硅;复合材料1 前言环氧树脂是一种常用的具有良好使用性、价廉的热固性高分子材料,但也具有耐摩擦磨损性能和导热性能较差的缺点,通常需要与其他无机填料复合才能获得良好的耐磨损性能和导热性能[1]。
碳化硅(SiC)具有高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高热导率、良好的高温稳定性、低的线胀系数、强的耐化学腐蚀性等优点[2]。
将碳化硅颗粒(包括纳米颗粒)和环氧树脂混合后固化成型,制备碳化硅/环氧树脂复合材料,可以制备耐磨损材料和导热材料[3~5]。
浇注法制备颗粒填充的环氧树脂复合材料具有操作简单,改变模具可制成各种形状部件的优点。
本研究采用价格相对便宜且易得的普通碳化硅颗粒、3种固化剂和环氧树脂,用浇注法制备了碳化硅/环氧树脂复合材料。
系统研究了固化剂、硅烷偶联剂对碳化硅颗粒的表面处理对复合材料弯曲性能的影响,以及碳化硅/环氧树脂复合材料弯曲性能与环氧树脂相含量的关系。
2 实验部分2.1 主要原料环氧树脂(E-51),天津天豪达化工有限公司;固化剂acamine 2636,美国空气产品公司;固化剂9035,苏州亨思特实业有限公司;固化剂D230,美国亨斯迈公司;偶联剂KH 550、KH560,辽宁盖州市恒达化工有限责任公司;偶联剂A171,美国联碳公司;促进剂K54,韩国金井公司;黑碳化硅颗粒(12#、60#、90#、320#),市售。
SIC 复合材料的分类及应用前景

摘要:本文详细阐述了 SIC 复合材料的主要分类,包括 SIC 颗粒增强复合材料、SIC 纤维增强复合材料和 SIC 晶须增强复合材料等。
深入探讨了每类复合材料的特性、制备方法以及它们在航空航天、汽车工业、电子领域、能源领域和生物医学等多个重要领域的广泛应用。
分析了 SIC 复合材料在实际应用中所面临的挑战,并对其未来发展趋势进行了展望。
关键词:SIC 复合材料;分类;制备方法;应用领域1、引言在现代材料科学领域,复合材料因其能够结合不同组分的优点,从而获得优异的综合性能,已成为研究和应用的热点。
其中,SIC(碳化硅)复合材料以其出色的力学、热学和化学性能,在众多高新技术领域展现出巨大的应用潜力。
对 SIC 复合材料进行分类研究,并深入了解其应用,对于推动材料科学的发展和拓展其工程应用具有重要意义。
2、SIC 复合材料的分类2.1SIC 颗粒增强复合材料SIC 颗粒增强复合材料是将 SIC 颗粒作为增强相均匀分散在基体材料中。
常用的基体材料包括金属(如铝、镁等)和陶瓷(如氧化铝、氮化硅等)。
SIC 颗粒的加入可以显著提高基体的强度、硬度和耐磨性。
制备方法主要有粉末冶金法、搅拌铸造法等。
通过这些方法,可以使 SIC 颗粒在基体中均匀分布,形成良好的界面结合。
2.2SIC 纤维增强复合材料SIC 纤维具有高强度、高模量和耐高温的特性。
以 SIC 纤维作为增强体的复合材料在力学性能和耐高温性能方面表现更为出色。
常见的有SIC 纤维增强陶瓷基复合材料(如SIC/SiC)和 SIC 纤维增强金属基复合材料(如 SIC/Ti)。
其制备方法通常包括预制体浸渍法、化学气相渗透法等。
这些方法能够保证纤维在复合材料中保持良好的完整性和定向排列,从而有效地传递载荷,提高复合材料的性能。
2.3SIC 晶须增强复合材料SIC 晶须是一种具有高长径比的单晶纤维,具有极高的强度和韧性。
将 SIC 晶须添加到基体材料中,可以显著改善材料的断裂韧性和抗疲劳性能。
cofs材料

cofs材料COFS材料。
COFS材料是一种新型的复合材料,其全称为Carbon Fiber Reinforced Silicon Carbide Composite,即碳纤维增强碳化硅复合材料。
它是一种高性能、高温材料,具有优异的力学性能和耐高温性能,因此在航空航天、汽车、航海、能源等领域具有广泛的应用前景。
首先,COFS材料具有优异的力学性能。
碳纤维是一种高强度、高模量的材料,而碳化硅具有优异的耐热性和耐腐蚀性,两者复合后形成的COFS材料不仅具有碳纤维的高强度和高模量,还具有碳化硅的耐高温和耐腐蚼性能,因此其力学性能非常突出。
在航空航天领域,COFS材料可以用于制造航天器的结构件、发动机部件等,可以大幅提高航天器的性能和可靠性。
其次,COFS材料具有优异的耐高温性能。
在高温环境下,一般材料容易发生软化、变形甚至熔化,而COFS材料由于碳化硅的耐高温性能,可以在高温环境下保持稳定的力学性能,因此在航空航天、汽车、航海等领域具有广泛的应用前景。
在航空发动机中,COFS材料可以用于制造高温部件,如涡轮叶片、燃烧室壁等,可以大幅提高发动机的工作温度和效率。
此外,COFS材料还具有优异的耐腐蚀性能。
在一些恶劣的工作环境中,材料容易受到腐蚀而导致性能下降甚至失效,而COFS材料由于碳化硅的耐腐蚀性能,可以在腐蚀性环境中保持稳定的性能,因此在化工、能源等领域具有广泛的应用前景。
在化工设备中,COFS材料可以用于制造耐腐蚀的容器、管道等,可以大幅提高设备的使用寿命和安全性。
总的来说,COFS材料是一种具有广泛应用前景的新型复合材料,具有优异的力学性能、耐高温性能和耐腐蚀性能,在航空航天、汽车、航海、能源等领域有着重要的应用价值。
随着科技的不断进步,COFS材料的制备工艺和性能将不断得到提升,相信它将会在更多领域展现出其优越性能,为人类的科技发展和生活改善做出更大的贡献。
碳化硅陶瓷基复合材料

碳化硅陶瓷基复合材料
碳化硅陶瓷基复合材料是一种具有优异性能的新型材料,它由碳化硅陶瓷基体
和其他增强材料组成,具有高强度、高硬度、高耐磨性和耐高温性能。
碳化硅陶瓷基复合材料在航空航天、汽车制造、机械加工等领域有着广泛的应用前景。
首先,碳化硅陶瓷基复合材料具有优异的高温性能。
由于碳化硅本身具有高熔
点和高热稳定性,因此碳化硅陶瓷基复合材料能够在高温环境下保持良好的力学性能,适用于高温工况下的应用。
其次,碳化硅陶瓷基复合材料具有优异的耐磨性能。
碳化硅陶瓷基体具有高硬度和耐磨性,而通过添加其他增强材料,如碳纤维、陶瓷纤维等,可以 further improve its wear resistance, making it suitable for applications in harsh working conditions.
此外,碳化硅陶瓷基复合材料还具有优异的力学性能。
其高强度和高刚度使其
在载荷较大的工程结构中具有广泛应用前景。
同时,碳化硅陶瓷基复合材料的密度较低,具有良好的比强度和比刚度,有利于减轻结构重量,提高工程效率。
在实际应用中,碳化硅陶瓷基复合材料可以用于制造高温工具、高速机械零件、航天器件等。
例如,碳化硅陶瓷基复合材料可以制成高温刀具,用于高速切削加工;还可以制成航天器件的结构材料,用于承受高温和高载荷的工作环境。
总的来说,碳化硅陶瓷基复合材料具有优异的高温性能、耐磨性能和力学性能,适用于各种高温、高载荷的工程应用。
随着材料科学技术的不断发展,碳化硅陶瓷基复合材料在航空航天、汽车制造、机械加工等领域的应用前景将会更加广阔。
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用

碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用1研究进展近年来,随着碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料(CCR)性能优越的发现,越来越受到科学家和工程师的关注。
并且CCR的陶瓷相结构具有极高的抗热、抗冲击、抗腐蚀和耐磨性能。
然而,由于其微观和宏观机械性能调控能力较弱,该复合材料在应用中仍受到一定的限制。
近期,CCR材料的性能优势受到了很多研究者的重视,各种新型结构,复杂的组合加工工艺及增强技术被提出。
例如,抗腐蚀性能可以通过制备复合表面层来改善;抗热、抗受力能力可以通过控制碳纤维的尺寸和排列方式来改善;耐磨性能可以通过引入碳材料的碳-氧化物多层复合来增强。
最近,一些拥有改良机械性能的新制备工艺也被研究并实施,包括激光熔覆、前景碳化熔覆、快速增材成型、焊接熔覆和高速冲击等。
2应用对于碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料,主要应用于航空航天、船舶航行及军事等方面,其优越的机械性能使其成为一种非常理想的重要应用材料。
如果说航空飞机,这种复合材料可以替代大部分传统金属。
由于复合材料的轻重比和热稳定性更佳,可以帮助飞机减轻重量。
此外,其优越的抗受力和抗腐蚀性能还可以防止复合材料受到高温或低温环境的影响。
此外,由于复合材料可以克服传统金属在热响应速度受到拘束的缺点,在军事上其应用也都非常广泛。
最新研究表明,该材料很容易改变其形状,使用CCR,军事装备及其它武器物品可以取得更好的效果。
3结论碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料的研究及应用正在逐渐受到重视,复合材料的热稳定性、高抗受力和抗腐蚀性等优势在航空航天、船舶航行及军事领域都得到了广泛的应用。
此外,新的制备工艺也取得了巨大的进步,可以有效地改善复合材料的机械性能。
因此,未来碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料将有望发展出更强大的功能更适应更多应用场景。
碳化硅铝基复合材料

碳化硅铝基复合材料
碳化硅铝基复合材料是一种新型的高性能材料,具有优异的耐高温、耐磨损、
耐腐蚀等特性,因此在航空航天、汽车制造、机械加工等领域有着广泛的应用前景。
首先,碳化硅铝基复合材料具有优异的高温性能。
由于碳化硅具有高熔点和高
硬度,而铝基材料具有良好的导热性能,因此碳化硅铝基复合材料能够在高温环境下保持稳定的性能,适用于高温发动机零部件、航空航天器件等领域。
其次,碳化硅铝基复合材料具有出色的耐磨损性能。
碳化硅具有类似金刚石的
硬度,能够有效抵抗磨损,而铝基材料具有较好的韧性,使得碳化硅铝基复合材料在高速摩擦、磨损严重的工况下表现出色,适用于汽车发动机零部件、机械设备的磨损件等领域。
此外,碳化硅铝基复合材料还具有优异的耐腐蚀性能。
碳化硅具有较高的化学
稳定性,能够抵抗酸碱腐蚀,而铝基材料具有良好的抗氧化性能,因此碳化硅铝基复合材料能够在恶劣的化学环境下保持稳定的性能,适用于化工设备、海洋工程等领域。
总的来说,碳化硅铝基复合材料以其优异的高温性能、耐磨损性能和耐腐蚀性能,成为了各个领域中备受青睐的材料之一。
随着材料科学技术的不断发展,碳化硅铝基复合材料的性能和应用领域将得到进一步拓展,为各行各业带来更多的技术创新和发展机遇。
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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。
第 2代碳化硅纤维是在无氧气氛中采用电子辐照对原纤维进行不熔化处理,利用这种方式来降低碳化硅纤维中的氧含量,从而保障其在高温环境下的稳定性。
同样,为满足航空和军工领域对高温材料性能的更高要求,开发了第3代碳化硅纤维。
第3代碳化硅纤维中的杂质氧、游离碳含量进一步降低,接近碳化硅的化学计量比。
虽然第3代碳化硅纤维的杂质氧、游离碳含量减少,但是目前控制纤维中的硅(Si)和碳(C)的比例,减少氧含量依旧是该制备方法研究的重点。
先驱体转化法制备碳化硅纤维是目前采用比较广泛的一种方法,技术相对成熟、生产效率高、成本低,适合于工业化生产。
2、化学气相沉积法(CVD)化学气相沉积法是在管式反应中采用汞电极直接用直流电或射频加热,将钨丝或碳丝载体加热到1300℃左右,在氢气中清洁其表面,再进入圆柱形反应室,在反应室中通入氢气和氯硅烷气体混合物,混合气体的标准成分是70%氢气+30%氯硅烷,在灼热的芯丝表面上反应生成碳化硅并沉积在芯丝表面。
其结构大致可分为四层,由纤维中心向外依次是芯丝、富碳的碳化硅层、碳化硅层和外表面富硅涂层。
化学气相沉积法制备连续碳化硅纤维是一个复杂的物理化学过程,一般有以下几个步骤:反应气体向热芯丝表面迁移扩散;反应气体被热芯丝表面吸附;反应气体在热芯丝表面上裂解;反应尾气的分解和向外扩散。
因此,碳化硅的沉积速率和质量强烈地依赖于反应温度、反应气体的浓度、流量、流动状态、反应气体的纯度和芯的表面状态等影响因素。
用化学气相沉积法制备碳化硅纤维时,纤维表面呈张应力状态,从而使碳化硅纤维在用力作用下或在制备复合材料过程中具有表面损伤敏感性,易降低纤维强度。
纤维表面越光滑,这种张应力分布就越小,性能就越好。
制备碳化硅纤维的基本原理就是在连续的钨丝或碳丝芯材上沉积碳化硅。
该方法的制备过程中,利用碳丝更为合适。
一方面,碳的质量比钨的质量小,可以制得更轻的碳化硅纤维;另一方面,钨与碳化硅会发生化学反应,使得在高温环境下碳化硅纤维的强度变差。
在碳丝上沉积碳化硅能够得到更稳定的碳化硅纤维及其复合材料。
CVD法制备的碳化硅纤维的纯度比较高,因此纤维在高温下的强度、抗蠕变、稳定性等性能良好。
但是,与先驱体转化法相比,CVD法制备的碳化硅纤维直径较粗,无法进行编织,因此在利用纤维制成复合材料时比较困难,并且由于利用CVD法制备碳化硅纤维的设备成本较高,并且生产效率较低,该方法在实现碳化硅纤维工业化生产的过程中逐渐被淘汰。
3、活性炭纤维转化法活性炭纤维转化法是在先驱体转化法和CVD法之后被研发出来的。
该方法包括3个工序。
首先是制备活性炭纤维。
制备活性炭纤维可以使用酚醛基、沥青基等有机纤维制成,将有机原纤维经过200 ~400℃在空气中进行几十分钟至几小时的不熔化处理,随后进行碳化和活化处理,从而制得活性炭纤维。
然后,由硅和二氧化硅在高温下反应生成气态的氧化硅,从而在一定真空度的条件下,控制温度在1 200 ~1 300℃,使活性炭纤维与氧化硅发生化学反应,转化为碳化硅纤维。
最后,控制温度在1 600℃左右,在惰性气体氮气的环境下进行热处理。
因为制备活性炭纤维的原材料价格比较低廉,并且制备过程也比较简单,所以利用活性炭纤维转化法制备碳化硅纤维的成本较低。
与先驱体转化法和C V D法相比,该方法更适用于工业化生产碳化硅纤维。
此外,利用活性炭纤维转化法制备碳化硅纤维主要由碳化硅微晶构成,氧含量仅占5.9%。
由于氧含量的大大降低,纤维的抗拉强度变大,能达到1000MPa 以上。
但是纤维仍存在有微孔,因此该项技术还有待进一步的改进。
二、碳化硅纤维的性能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13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,碳化硅纤维复合材料具有卓越的力学性能、良好的热物理性能,优异的抗疲劳和抗蠕变性能。
如碳化硅增强铝基复合材料SCDS6/6061的拉伸强度高达1550MPa,拉伸模量193GPa,比6061铝合金提高了好几倍;碳化硅增强钛基复合材料SCDS-6/Ti6Al4V的拉伸强度达1725MPa,拉伸模量193GPa,比Ti6Al4V 钛合金有成倍提高;碳化硅纤维增强氮化硅陶瓷基复合材料抗折强度大于 600MPa,拉伸强度大于400MPa,抗弯和拉伸模量大于300GPa,在10Hz、σmax/σmin =1、载荷60%σmax的条件下,疲劳寿命>106周,碳化硅增强铝和钛基复合材料和碳化硅增强氮化硅复合材料的性能详见表2和表3。
三、碳化硅纤维的应用随着科学技术的发展,航空航天、军工武器装备等领域对高温材料的性能提出了更高的要求,在高温环境下,高温材料应当具备高强度、高模量、良好的耐化学腐蚀性、抗蠕变、抗氧化和抗疲劳性破坏等优越性能。
传统的高温材料已无法满足这些领域的发展要求,而碳化硅纤维在这些方面具备良好的性能,同时碳化硅纤维与陶瓷和金属基体具有良好的相容性,因此碳化硅纤维在这些领域广泛应用,被用来增强复合材料。
1. 陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是指在陶瓷基体中引入增强材料,形成以引入的增强材料为分散相,以陶瓷基体为连续相的复合材料,其中分散相以为连续纤维、颗粒或者晶须。
目前,制备碳化硅增强陶瓷基复合材料的方法主要采用CVD法和活性炭纤维转化法这两种方法。
在航空航天领域,陶瓷基复合材料主要应用于发动机的热端部件,包括尾喷管部位、燃烧室、加力燃烧室、涡轮外环、导向叶片、转子叶片等。
这些部件对高温材料的性能要求很高。
20世纪80年代初期,由于航空航天领域的迅速发展,对发动机喷管部位的高温材料的性能提出了更高要求,而碳化硅增强陶瓷基复合材料,提升了发动机的燃烧效率和耐久性。
2. 金属基复合材料金属基复合材料既具备金属材料的性能,又拥有非金属材料的性能,与单一材料相比,其耐磨性、韧性、热膨胀、导电性等机械物理性能更加良好。
而经过碳化硅纤维增强的金属基复合材料,在比强度、比刚度、热膨胀系数、导热性能和耐磨性能等方面具有更优异的性能,并且易于生产出合格的金属基复合材料,成本相较于硼纤维低,在航空航天、军工武器装备以及运动器材、汽车等民用工业方面具有广泛的应用前景。
金属基复合材料常用的制备方法有粉末冶金法、喷射沉积技术、铸造法、高能超声复合法、原位复合法等,最早使用的是粉末冶金法。
这些制备方法由于工艺原理及流程存在一定的差异,生产出来的复合材料的性能不同,每种方法都存在一定的缺陷。
诸如喷射沉积技术,其制备周期短,生产效率高,但也存在着设备昂贵,孔隙率高,原材料损失大等缺点。
后来采用金属粉末注射成型法,使用自主研发制成β-SiC球形纳米粉体,成功制备出了金属基纳米复合材料精密构件。
产品的精度、性能比较高,而成本却比较低,除此之外,产品还具有耐盐雾性高等优点。
常见的碳化硅金属基复合材料有碳化硅增强铝基复合材料、碳化硅增强钛基复合材料、碳化硅增强镁基复合材料、碳化硅增强铜基复合材料等。
利用碳化硅纤维对铝基材料性能增强后,弹性模量得到显著提高,并且抗拉强度变高,高温环境下强度变化较小。
复合材料可以替代高温合金制作飞机、导弹结构件及发动机构件。
总的来说,碳化硅纤维经过几十年的研究和发展,其制备方法和性能已经得到了较大的改进和提升。
其中,先驱体转换法的制备技术比较成熟,而活性炭纤维转化法是实现工业化生产碳化硅纤维的一个重要研究方向。
此外,碳化硅纤维增强陶瓷基和金属基复合材料的应用逐渐从航天航空和军工领域拓展到民用工业领域,前景广阔。