碳化硅纖維是一種以碳和硅為主要成分的高性能陶瓷材料,從形態上分為晶須和連續碳化硅纖維,具有高溫耐氧化性、高硬度、高強度、高熱穩定性、耐腐蝕性和密度小等優點。與碳纖維相比,在極端條件下,碳化硅纖維能夠保持良好的性能。
碳化硅纖維特點
自20世紀80年代SiC纖維問世以來,SiC纖維已有三次明顯的產品迭代,其耐熱性與強度都得到了明顯增強。目前,第三代碳化硅纖維的最高耐熱溫度達1800-1900℃,耐熱性和耐氧化性均優于碳纖維。
材料強度方面,第三代碳化硅纖維拉伸強度達2.5~4GPa,拉伸模量達290~400GPa,在最高使用溫度下強度保持率在80%以上。
碳化硅纖維編織材料可直接作為耐熱材料:如汽車尾氣處理中的脫塵,脫硫,脫NOx裝置、耐鹽霧、海水腐蝕、紅外敏感元件、高溫輸送帶、噴燈嘴、航天飛機柔性防熱材料、過濾器、催化劑載體等。
增強金屬基復合材料:纖維體積含量為30%的Al基復合材料,其彎曲強度為超硬鋁的1.8倍,拉伸強度為1.3倍。減重40%。而且在400℃以下材料的強度降低幅度不大,而特超硬鋁在200℃時為常溫強度的1/5以下??捎糜谥圃鞂椀奈惨?、炮管等。
增強樹脂基復合材料:與環氧樹脂、聚酰亞胺樹脂組成的復合材料與碳纖維相比具有較高的壓縮強度、較高的沖擊強度和優異的磨損性,同時碳化硅/環氧樹脂復合材料還具有優異的電性能。可應用于雷達天線罩和飛行器的結構材料,以及各種結構吸波材料。
增強陶瓷基復合材料:主要應用于宇宙火箭和飛機噴氣發動機的耐熱部件、航天飛機的隔熱瓦等。
SiC纖維研制歷經三代,國內SiC纖維技術達到國際水平,已經突破第二代、第三代SiC關鍵技術,但在工業化能力方面仍存在巨大的發展潛力。
在歐美等航空發達國家,SiC/SiC已在航空發動機靜止件上得到實際應用和批量生產;在轉動件的應用上仍處于研制試驗階段。國內基礎研究起步較慢,與國外工程化應用研究存在巨大差距,但也已取得成果。
此文由中國復合材料工業協會搜集整理編譯,文章不用于商業目的,僅供行業人士交流,引用請注明出處。
下一篇:智能復合材料:新產業新動能
表情