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(tài)上分為晶須和連續(xù)碳化硅纖維,具有高溫耐氧化性、高硬度、高強度、高熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性和密度小等優(yōu)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(chǎn)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(yōu)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(fù)合材料:纖維體積含量為30%的Al基復(fù)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。可用于制造導(dǎo)彈的尾翼、炮管等。
增強樹脂基復(fù)合材料:與環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂組成的復(fù)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(yōu)異的磨損性,同時碳化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料還具有優(yōu)異的電性能。可應(yīng)用于雷達天線罩和飛行器的結(jié)構(gòu)材料,以及各種結(jié)構(gòu)吸波材料。
增強陶瓷基復(fù)合材料:主要應(yīng)用于宇宙火箭和飛機噴氣發(fā)動機的耐熱部件、航天飛機的隔熱瓦等。
SiC纖維研制歷經(jīng)三代,國內(nèi)SiC纖維技術(shù)達到國際水平,已經(jīng)突破第二代、第三代SiC關(guān)鍵技術(shù),但在工業(yè)化能力方面仍存在巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
在歐美等航空發(fā)達國家,SiC/SiC已在航空發(fā)動機靜止件上得到實際應(yīng)用和批量生產(chǎn);在轉(zhuǎn)動件的應(yīng)用上仍處于研制試驗階段。國內(nèi)基礎(chǔ)研究起步較慢,與國外工程化應(yīng)用研究存在巨大差距,但也已取得成果。
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