碳化硅纤维是一种以碳和硅为主要成分的高性能陶瓷材料,从形态上分为晶须和连续碳化硅纤维,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,在极端条件下,碳化硅纤维能够保持良好的性能。
碳化硅纤维特点
自20世纪80年代SiC纤维问世以来,SiC纤维已有三次明显的产品迭代,其耐热性与强度都得到了明显增强。目前,第三代碳化硅纤维的最高耐热温度达1800-1900℃,耐热性和耐氧化性均优于碳纤维。
材料强度方面,第三代碳化硅纤维拉伸强度达2.5~4GPa,拉伸模量达290~400GPa,在最高使用温度下强度保持率在80%以上。
碳化硅纤维编织材料可直接作为耐热材料:如汽车尾气处理中的脱尘,脱硫,脱NOx装置、耐盐雾、海水腐蚀、红外敏感元件、高温输送带、喷灯嘴、航天飞机柔性防热材料、过滤器、催化剂载体等。
增强金属基复合材料:纤维体积含量为30%的Al基复合材料,其弯曲强度为超硬铝的1.8倍,拉伸强度为1.3倍。减重40%。而且在400℃以下材料的强度降低幅度不大,而特超硬铝在200℃时为常温强度的1/5以下。可用于制造导弹的尾翼、炮管等。
增强树脂基复合材料:与环氧树脂、聚酰亚胺树脂组成的复合材料与碳纤维相比具有较高的压缩强度、较高的冲击强度和优异的磨损性,同时碳化硅/环氧树脂复合材料还具有优异的电性能。可应用于雷达天线罩和飞行器的结构材料,以及各种结构吸波材料。
增强陶瓷基复合材料:主要应用于宇宙火箭和飞机喷气发动机的耐热部件、航天飞机的隔热瓦等。
SiC纤维研制历经三代,国内SiC纤维技术达到国际水平,已经突破第二代、第三代SiC关键技术,但在工业化能力方面仍存在巨大的发展潜力。
在欧美等航空发达国家,SiC/SiC已在航空发动机静止件上得到实际应用和批量生产;在转动件的应用上仍处于研制试验阶段。国内基础研究起步较慢,与国外工程化应用研究存在巨大差距,但也已取得成果。
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