先进陶瓷材料碳化硅纤维的特性及应用

2020-10-27

　　先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，但同时也存在一个本身固有的致命弱点：脆性。采用高强度、高模量的连续陶瓷纤维与基体复合，是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效方法。

　　目前，许多先进陶瓷材料的制备中已经用到了气流粉碎机设备。但是纤维增强陶瓷基复合材料，主要指用碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化锆纤维等增强氧化镁、氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆等制成的复合材料，具有高温抗压强度大、弹性模量高、耐氧化性强、耐冲击性能好等特点。

　　碳化硅纤维是一种具有较高抗拉强度、抗蠕变性能、耐高温、抗氧化及与陶瓷基体良好相容性的陶瓷纤维，在航天、航空、兵器、船舶和核工业等高技术领域具有广阔应用前景。由于在军事领域具有重要的应用前景，碳化硅纤维一直是西方国家对我国的禁运品。

　　超微细粉烧结法是主要是以碳化硅微粉为原料，添加一定量的粘结剂以及烧结助剂(B、Al2O3等)，通过物理混合后，经干法纺丝或熔融纺丝制得纤维原丝，再经高温热处理获得碳化硅纤维。通过该方法制备的碳化硅纤维具有较好的耐高温性和抗蠕变性，但是纤维直径较大、强度较低，不利于工业化应用。

　　碳化硅纤维由于具备良好的抗蠕变、耐氧化、抗化学腐蚀性以及可相容于陶瓷基体优点，可作为纤维增强陶瓷基复合材料的高温结构材料，可广泛应用于航空航天等领域。

　　另外，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，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。

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