耐超高温SiC(A1)纤维先驱体——聚铝碳硅烷纤维的研究
耐高温的SiC_Al_纤维
文章编号:1000-3851(2004)05-0079-04收稿日期:2003-09-12;收修改稿日期:2003-12-15基金项目:国家自然科学基金资助项目(59972042)通讯作者:余煜玺,博士,主要从事耐超高温陶瓷纤维及复合材料的研究 E -mail:yu -heart@耐高温的SiC(Al)纤维余煜玺*,曹 峰,李效东(国防科技大学陶瓷纤维及其复合材料重点实验室,长沙410073)摘 要: 聚硅碳硅烷(PSCS)与乙酰丙酮铝(Al(AcAc)3)在一定条件反应制备了耐高温SiC(A l)纤维先驱体聚铝碳硅烷(PACS)。
PACS 通过熔融纺丝、预氧化处理、低温烧成、高温烧结等一系列工艺过程制备了耐高温SiC (A l)纤维。
SiC (Al)纤维的化学组成为Si 1C 1 15O 0 026A l 0 013,主要结构是平均晶粒为95nm 的 -SiC,O 和游离C 含量均大大低于N icalon 纤维(O>10wt%,游离C>10wt %),同时含有微量的A l 和少量的 -SiC 。
纤维表层O 含量和Si 含量略高于纤维内部,表面光滑平坦,没有明显表面缺陷。
SiC (A l)纤维的平均直径为13 m,平均强度为2 3GP a,1400 氩气中处理1h,强度保留率95%以上;1800 氩气中处理1h,强度保留率为71%。
纤维的高温稳定性高于N icalon 纤维,低于T yranno SA 纤维。
关键词: SiC (A l)纤维;耐高温;性能中图分类号: T Q 343 文献标识码:AHIGH TEMPERATURE RESISTANCE SiC(Al)FIBERSYU Yux i *,CAO Feng ,LI Xiaodong(CFC Key L aboratory,National U niv ersity of Defense T echnolog y,Changsha 410073,China)Abstract: T he precursor ,Poly alumicarbosilane (PA CS)of super -high temper ature resistance SiC (Al)fibers w as syn -thesized by the r eaction of polysilocarbosilane,or PSCS,w ith Al (A cAc)3.T he process to prepare SiC (Al)fibers by PACS is in four steps:(1)M elt -spinning of PACS into green fibers ,(2)Cur ing the fibers to make fibers infusible,(3)Pyr olysis of the cured fiber s at 1300 in iner t atmosphere,(4)Sintering of the pyrolyzed fibers.T he composit ion of SiC (A l)fibers is described in the formula Si 1C 1.15O 0 026Al 0 013,in w hich t here ar e mainly -SiC grains in size of 95nm,0 87w t%aluminum,small amount of -SiC,SiC x O y phase and free carbon.T he content of SiC x O y phase and free car -bo n is much lower than that of Nicalon fibers.T he content of oxy gen and silicon on t he surface of the fibers is some higher t han inside;w hile Si,C,O and Al are uniformly distr ibuted inside the fibers.T he average tensile strength of SiC (A l)fibers is 2 3G Pa,w ith the average diameter 13 m.T he initial tensile strengt h of the fibers remains 95%after t he tr eat -ment at 1400 for 1h in arg on.After sintering at 1800 for 1h in argon,SiC (Al)fibers remain the initial tensile strength by 71%.T he hig h temperature stability of t he fibers is better than that of Nicalon,but inferio r to that of T yr an -no SA.Keywords: SiC (Al)fibers;high -temperatur e r esi stance;perfor mance连续SiC 陶瓷纤维具有高强度、高模量、耐高温、抗腐蚀、抗氧化、低密度等优异性能,是连续纤维增韧(强)陶瓷基和一些金属基复合材料的优良增韧(强)体。
【国家自然科学基金】_近化学计量比_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
科研热词 推荐指数 非线性光学 1 隧穿效应 1 近化学计量比铌酸锂晶体 1 空间电荷场 1 碳化硅纤维 1 研究进展 1 提拉法生长 1 掺铁铌酸锂晶体 1 拉曼光谱 1 抗光损伤能力 1 动态范围 1 全息存储性能 1 全息存储 1 光致吸收 1 先驱体法 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8
2014年 科研热词 直流磁控溅射 溶剂热法 反应温度 反应时间 两步法 czts薄膜 cu2znsns4 cu-zn-sn合金靶 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
2011年 科研热词 推荐指数 镍掺杂近化学计量比铌酸锂晶体 1 金属有机框架晶体材料 1 近红外发光 1 近化学计量比铌酸锂 1 蓝宝石 1 荧光峰半高宽 1 荧光寿命 1 结构设计 1 磁控溅射 1 波导膜 1 晶体生长 1 无机非金属材料 1 数据库 1 提拉法 1 微球 1 定向合成 1 坩埚下降法 1 同位素铌酸锂 1 化学计量比 1 化学气相沉积 1 分子筛 1 分子工程学 1 光谱 1 光致发光 1 znse 1 zno薄膜 1 mgo 1 k2o 1 eu3+离子 1
2012年 序号 1 2 3 4 5
科研热词 近化学计量比 聚碳硅烷 聚硅烷 碳化硅 前驱体
碳化硅纤维国内外研究进展
碳化硅纤维国内外研究进展作者：江洪陈亚杨来源：《新材料产业》 2017年第12期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[1]。
由于其具有良好的性能，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、汽车废烟气收尘等民用工业方面[2]。
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3种。
3种制备方法各有优缺点，而且使用不同制备方法制备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，具体工艺流程如图1所示。
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（P C S )，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P C S，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P C S纤维，最后在高纯氮气保护下1 300℃左右裂解得到碳化硅纤维[3]。
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，然后通过一些列化学反应将有机纤维交联成无机陶瓷纤维。
自矢岛教授在实验室利用先驱体转化法成功制备碳化硅纤维后，日本、美国等国家的材料制造公司尝试利用先驱体转化法将碳化硅纤维进行工业化生产。
日本碳公司在1980年首次采用先驱体转化法制备碳化硅纤维，但尚未形成工业化生产水平。
1985年该公司开始利用该方法进行工业化生产。
添加填料合成SiC(Al)纤维的先驱体聚铝碳硅烷
第 ２ ２卷 第 ６期
２００８年 １ ２月
材
料
研
究
学
报
Ｖ＿ ． ２ ｏ ２ Ｎｏ ６ １ ． Ｄｅ ｅ ｃ ｍｂ ｒ２ ０ ０ ８ ｅ
ＣＨＩ ＮＥＳ Ｊ Ｅ ＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＡＴＥＲＩ Ｍ ＡＬＳ ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ
添加填料合成ＳＣ（ ） ｉ Ａ１ 纤维的先驱体聚铝碳硅烷
Ｐ Ｓａ ２ ０℃ ｉ ２ｗ ｓｉｃｅ ｓ ｄｆ０ ６ ％ ｔ ９ ｗｈ ｎｉｗ ｓ ｙ ｔ ｅｉｅ ｔ ｌｎ ｓ ｔＳ ｕ ｇ ｓｅ ＡＣ ｔ１ ０ ｎＮ ａ ｒａｅ ｒｍ ５ ｏ６ ％ ｎ ｅ ａ ｎ ｈ ｓ ｄｗｉ ｆｌ ｇ ．Ｉｉｓ ｇ ｅｔ ｄ ｔ ｓ ｚ ｈ ｉｉ
一
木
Ｓ— Ｃ— Ｓ～ 链， ｉ ｉ 制备 出的聚铝碳硅烷纤维在预氧化过程 中氧的增重少，预氧化烧成后得到的 Ｓ ＡｌＣ一 中１０ 烧结可 ． Ｇ ａ 在 ｒ ８ ０℃ 得到致密的 ＳＣ Ａ ） ｉ （ １纤维． 纤维的 结晶行为与 不加填 料时的 类似．
料 Ｔ ｏ ｃ ｒｅｐ ｎ ｅ ｃ ｈ ｕｄｂ ｄ ｒｓｅ ， ｅ： ７ １４ ７ ４ １ Ｅ ｍａｌ ｄｉ１ ３ ｉａｃ ｍ ０ｗｈ ｍ ｏｒｓ ｏ ｄ ｎ ｅｓ ｏ ｌ ｅａ ｄ ｅｓｄ Ｔ ｌ ０ ３ ）５ ６ ２ ， ＿ ｉｘ ｌ ５ ＠ｓｎ ． （ ： ０ ｏ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ Ｐ ｌ ｌｍｉ ｃｒｏｉ ｎ（Ａ Ｓ ａ ｎｈ ｓ ｅ ｙ ａｔ ｎｂｔ ｅ ｎ ｏｙｉｃｒｏ ｉｎ ｏ ａ ｎ ａｂ ｓａ ｅＰ Ｃ １ ｓ ｙｔｅｉ ｄｂ ｒ ｃｉ ｅｗ ｅ Ｉ ｌ ａｂｓａ ｅ ｙｕ ｏ ｌ ｗ ｓ ｚ ａｅ ｏ ｐ ｓａ Ｉ
碳化硅--复合材料、
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。
高分子物理
２ ０ ， ＿ ，Ｎｏ３ ０ 、 Ｉ ３ ０１ ． ２ ０ ，５ （２ ． １ ８ ￣ １ ８ Ｏ ６ １） ３ ３ ３ ９ １ －
Ｃ ｉ ｅｅ ｃｅ ｃ ｂ ｔ ｃｓ Ｃ ｉｅ ｅ ｄｔ ｎ ｈｎ ｓ ｉｎ ｅ ｓ ａ ｔ （ ｈｎ ｓ ｉ ｏ ） Ｓ Ａ ｒ Ｅ ｉ
９表 ４参 ｌ ０ 关键 词 ：聚 丁二 酸， 苯基 丁 二酸 丁二 醇
（ 浙江大学高分子复合材料研究所 ， 杭州 ３０ ２ ） １０ ７，胡巧玲 ，陈亮，李保 强，沈家 骢， ， 高分子学报． ０ ６ （） ７ ６ ６ 一２ ｏ ，６． ５ ￣７ ０ 一 首先通过化学沉淀法 制备磁性氧化铁羟 基磷灰石（ｅＯ ｎ ，然后 以壳聚糖（ Ｓ Ｆ ３ ｄ Ａ） Ｃ） 为基 体 ，利 用原位 沉析 法将 Ｆ ４ Ａ ｅＯ ／ Ｈ 与Ｃ Ｓ复合，制得磁性 Ｆ ３ ４ ／ Ｓ复 ｅＯ ／ Ｃ ＨＡ 合材料．经 Ｘ ＲＤ、粒径分布和 Ｐ ＭＳ测 Ｐ 试，结果表 明了 Ｆ ３ ４ ｅＯ ／ ＨＡ 复合物的生 成．系统研究了磁性 Ｆ ３ ４ Ａ Ｃ ｅＯ ／ ／ Ｓ棒材 Ｈ 力学性能 的影 响因素 ，最 终确 定 Ｆ ４ ｅＯ
与 Ｈ 质 量 比为 ３ １ ，磁 性 Ｆ １ Ｈ Ａ ： ７ ｅＯｄ Ａ 与 Ｃ 质量 比为 ９： １时，棒材的力学 Ｓ ９
性能最优，弯 曲强度可达到 ８ ．ＭＰ ， ７０ ａ 弯 曲模量 １ ７ＧＰ ．图 ３表 ２参 １ ． ５ ａ ５ 关键词 ：壳聚糖 ；原位沉 淀法 ；磁 性氧 化铁羟基磷灰石 ；复合材料
９ ３
ｎ ｔ—Ｏｂ ｔｌｎ ｈ ｎ ｌ ｃｉａ ） ［ ， ａｅＣ—ｕ ｅｅ ｐ ｅ ｙｓ ｃ ｔ 刊 ｙ ｕ ｎｅ
在 室温 条件 下 ，用 相 同的原 料合 成 了 两 种 新 的 以简 单 吡 唑（ ３ Ｎ２简 写 为 ｃ Ｈ４ ｐ ）为 配 体 的 不 同 钒 氧 配 合 物 ， ｚ
先驱体法制备连续SiC纤维的特性及其应用
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第３ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＯ卷 第 ６期
２０ ０ ７年 ｌ １月
兵 器 材 料 科 学 与 工程
ＯＲＤ ＮＡＮＣＥ ＭＡＴ ＲＩ ＣＩ Ｅ ＡＬ Ｓ ＥＮＣ Ｅ ＡＮＤ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＮＧ ＲＩ
Ｖｏ ＿Ｏ Ｎｏ６ ｌ ３ ．
Ｎｏｖ， ２ ０７ ． ０
得 。它 具 有 耐 高 温 、 氧 化 、 比强 度 和 高 比模 量 等 特性 ， 泛 的 应 用 于 航 空 、 天 及 军 事 等 领 域 。 由于 连 续 ＳＣ纤 维 的 战 抗 高 广 航 ｉ
略重 要 地位 ， 内外 都 呈 现 出研 究 和 开 发 连 续 ＳＣ纤 维 的 热 潮 ， 品 种 纤 维 不 断 出 现 ， 维 性 能 不 断 提 升 ， 其 是 纤 维 耐 国 ｉ 新 纤 尤 高 温性 能和 抗 氧 化 性 能 得 到 了 深 入 的研 究 和 大 幅度 的提 高 ．耐 １ ０ Ｏ℃的烧 结 含 铝碳 化 硅 纤 维 抗 拉 强 度 达 到 ２ Ｐ ． ９ ． Ｇ ａ有 ５
ａ ｉｔ ｎ，ａ ｔ ｎ ｖｇ ｔ ｎ ａ ｄ ｍｉ ｔｒ ｆ ｉ ． ｕ ｔｆｒｔｅ ｉ ｏ ｒａ ｔｓ ａｅ ｉ ｉ ａｉｎ，ｃ ｎｉｕ ｕ ｉ ｂ ｒ ｒ ｅ ｅ ｒｈ ｄ ｖａｉ ｏ ｓｒ ａ ｉａｉ ｌａｙａ ａｒ Ｊ ｓ ｏ ｈ ｍｐ ｔｎ ｔ ｔｇｃ ｓｔ ｔ ｏ ｏ ｎ ｉ ｓ ｒ ｕ ｏ ｏ ｔ ｏ ｓ ＳＣ ｆ ｅ ｗｅｅ ｒｓ ａｃ ｅ ｎ ｉ ｓ ａ ｄ ｄ ｖｌｐ ｄ ｅ ｔｎ ｉｅｙ ｉ ｄ ｍｅ ｔ ｎ ｖ ｒｅ ．ｒｌ ｅ ｋｎ ｓｏ ｉ ｂ ｒ ｒ ｏ ｕ ｎ ｅ ｐｏ ｒｅ ｒ ｎ ｅ ｅｏ ｘｅ ｓｖ ｌ ｎ ｏ ｓｉ ａ ｄ ｏ ｅ ａ Ｉ ｅ ｎ ｗ ｉｄ ＳＣ ｆ ｓ ｗｅ ｃ ｍｅ ｏ ｔａ ｄ ｔ ｒｐ ｔ ｓ ｗｅ ｅ ｃ ｓ ｓ ＇ ｝ ｆ ｉ ｅ ｅ ｈ ｅ ｉ ｅ
加张烧成改善连续sic纤维的束丝拉伸性能
加张烧成改善连续SiC纤维的束丝拉伸性能Improved Tensile Behavior of the Continuous SiC YarnsPyrolyZed from Polycarbosilane under Tension楚增勇,冯春祥,宋永才,王应德,王军,肖加余(国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室,长沙410073DC U Zeng-yong,FENG Chun-iang,SONG Yong-cai,WANG Ying-de,WANG Jun,XIAO Jia-yu(Key Lab of New Ceramic Fibers S Composites,National University of Defense Technology,Changsha410073,China D摘要先驱体法制备连续SiC纤维在烧成过程中有明显的失重和收缩行为,导致纤维在弯曲处应力集中,从而影响其单丝强度和束丝拉伸性能本工作通过施加一定的张力研究加张烧成方式对连续SiC纤维束丝拉伸性能的影响结果表明,通过适当的加张,烧成后的纤维平直,丝间平行程度明显改善,束丝断裂负荷显著增加,可编织性明显加强关键词连续SiC纤维拉伸性能烧成中图分类号T 343.6文献标识码A文章编号1001-4381(2003D06-0036-02Abstract Preparation of polymer-derived SiC fibers involves a pyrolysis process,in which great weight loss and shrinkage are usually recorded.As a result,stress concentrates on the bend portion of the fibers and then lower their tensile strength.To avoid the bend portion and stress concentra-tion,a pyrolysis under tension,as well as their effect on the tensile behavior of SiC yarns was stud-ied.Results revealed that so-obtained SiC fibers are straight and parallel to each other.The crack load of SiC yarns is much increased,or in another word,their weave capability is much improved. Key words continuous SiC fibers tensile behavior pyrolysis先驱体法连续SiC纤维是由聚碳硅烷(Polycar-bosilane,PCS D先驱体经熔纺不熔化烧成而得与C D SiC纤维相比,先驱体法SiC纤维具有直径细,柔顺性好,可编性强的优点,因而其商品已以各种编织体的形式用作耐热材料和复合材料的增强体[1]但先驱丝在无机化的烧成过程中有明显的失重和收缩行为,会导致纤维在弯曲处应力集中,从而影响其单丝强度和束丝拉伸性能,进而影响其可编织性为防止纤维产生小弯,就必须施加一定的张力然而在烧成过程中,单丝强度和束丝承载能力是在显著变化的,具体加张制度文献报道较少,为此,通过理论推导与实验模索,研究了一套行之有效的加张体系[2,3]本研究则着重探讨上述加张烧成过程对连续SiC纤维的束丝拉伸性能的影响实验方法.原料先驱体PCS由本室提供,软化点200 210C,数均分子量1800,为脆性有机硅高聚物[4].2PCS不熔化纤维的制备将PCS置于多孔熔融纺丝机中,在高纯N2保护下,加热至纺丝温度,脱泡处理,于一定压力下经多孔喷丝组件挤出,牵伸成型为连续PCS原纤维[5]将上述原纤维移入预氧化炉中,边鼓风边加热,缓慢升至200C并保温2h,即得Si-反应程度80%,凝胶含量为100%的PCS不熔化纤维.3PCS纤维的加张烧成采用文献[2]中加张装置,通过外置的砝码调节张力大小,在高纯N2的保护下,于石英管式炉中由室温加热至1250C并保温30min,于炉中冷却至室温,便得到具有金属色泽的SiC陶瓷纤维.4SiC纤维拉伸性能测试SiC纤维的单丝强度在YG型强力仪上测得,跨距为25mm取30个数据的平均值作为最终结果SiC纤维束的拉伸曲线在CSC-1101型电子万能试样机上测得测试前纤维束没有上胶,只是用环氧树脂将纤维固定在跨距为25mm的纸框上由仪器配备的电脑采集数据绘制拉伸曲线2结果与讨论63材料工程!2003年6期2.l加张对SiC纤维单丝强度的影响根据PCS纤维热分解过程的研究[6]600C以前纤维还是有机的强度极低而600C到1000C是剧烈的热分解阶段强度变化较大可承载负荷也在大辐度提升;1000C时纤维已基本无机化纤维强度也达到较高值可承载较大负荷O所以本研究选择两段加张体系一段在1000C前一段在1000~1250C O 加张制度与加张对SiC纤维单丝强度的影响见表1O表l加张对SiC纤维抗拉强度的影响Table1Effect of firing tension on thetensile strength of SiC fibersTension/(c -yarn-1D200~1000C1000~1250CTensile strength/GPa55 1.70105 1.77155 1.822051.61(Wholly broken at200C D1510 1.80 1520 1.78 1530 1.85 1540 1.84 1550 1.8815601.84(Partially broken at1100C D由表1可见加张可以将纤维从无张力的1.70GPa提升到1.88GPa增加约10%O但前期加张和后期加张的效果大不一样强度的提高基本上是前期加张所贡献的O实际上PCS有机纤维在热效应的作用下有热膨胀行为塑性也增强在一定的张力作用下有所伸长(1%~2%D[2]O这些伸长虽不能显著地降低纤维的直径但对于去除小弯拉直纤维使纤维之间平行程度增加还是有较大贡献的O而纤维强度的增加也就是由于小弯去除以后局部应力集中现象得到了较好控制O但是有机纤维的强度太低不宜采用过高的张力( 20c /束D O1000C烧成后纤维强度可达到1.50GPa纤维承载能力明显加强但纤维强度是呈统计分布的张力大到一定程度纤维束内部较差的纤维开始断裂O为避免产生过高的断头率第二段的张力不应超过60c /束O第二段的加张对强度的提高仍有一定的贡献这是因为1000C的纤维还含有少量的在1250C烧成之前缓慢释放伴有少量失重与收缩[6]O如没有张力局部应力集中仍难以完全避免O研究表明高温下SiC纤维可以依靠粘流过程促使表面开口气孔封闭[7]加张显然可以更有效地促进这一过程封闭开口气孔减少表面缺陷提高强度O2.2加张对SiC纤维宏观形貌的影响加张烧成的SiC纤维束的宏观形貌示于图1 并与无张力烧成的纤维束进行了对比O图1无张力(a D与有张力(b D烧成的SiC纤维束宏观形貌Fig.1Macroscopic morphology of SiC fiber bundles preparedWithout tension(a D With tension(b D and a scale ruler(c D无张力条件下烧成的SiC纤维束较蓬松局部有小弯纤维与纤维之间相互交错毛丝现象比较严重O 反之加张后烧成的纤维束结合紧密纤维平直纤维与纤维之间平行程度明显加强纤维宏观规整性与光泽度也明显改善O如上所述这种宏观形貌的改善主要得益于第一段低温加张时纤维伸长而相互趋于靠近平行O同时第二段张力作用下表面开口气孔的减少对光泽度的提高也是有利的O2.3加张对SiC纤维束丝拉伸性能的影响有张力与无张力烧成的SiC纤维束的拉伸曲线如图2所示O由图2可知无张力烧成的单根纤维之间是部分交叉的松紧程度不一致这样在拉伸时较紧的纤维首先承载较松的纤维后承载且其拉应力肯定低于较紧的纤维O所以当拉伸到一定程度后部分较紧的纤维发生断裂而使载荷出现一个小的峰值随后承载的纤维数目减少最终的断裂负荷也就明显降低O 而对于加张条件下烧成的纤维束显微镜下呈相互平行状态所以当拉伸时所有的纤维就可能同时承载O虽然由于强度统计分布的原因拉伸过程中也会有纤维不断断裂但发生这种断裂的纤维是单个进行的而不可能有多根纤维同时断裂所以其拉伸曲线近似一条直线且其最大值也与理论推导值接近[3]O 比较两种条件下的拉伸过程显然可以发现加张烧成的纤维束丝拉伸性能大大改善其断裂负荷增加(下转第40页D73加张烧成改善连续SiC纤维的束丝拉伸性能的高温场合要求硅橡胶的最高使用温度达到300C以上该胶粘剂也满足了这一高度的要求表4粘接件经高温老化后的扯离强度Table4Adhesion strength of cohesivebody after high temperature agedCohesive body 6144silicone rubber 30CrMnSiA steel PS360silicone 30CrMnSiA steel~eat-agedconditiontem-peratureCTime/h20010020000100020002 00010001 00300100200003 0~~~UTest temperature20C200C2.17 1.391.82 1.041.74 1.061.8 0.981.880.832.77 1.172.70 1.322.22 1.302.2 1.102.30 1.401.10-0.66-3结论f e23和稀土氧化物共混物作耐热添加剂使胶粘剂的耐热性能显著提高可达3 0C乙烯基三特丁基过氧化硅烷与硅橡胶混合配成胶粘剂攻克了难粘材料硅橡胶的粘接技术难点显著提高胶粘剂的粘接强度乙烯基三特丁基过氧化硅烷金属氧化物与硅橡胶混合配成胶粘剂使粘接件在室温下的粘接扯离强度达2.MPa以上在300C下的粘接扯离强度达0.83*1.4 MPa参考文献[1]林尚安.高分子化学[M] 北京:科学出版社1982.773.[2]Shied J.Adhesives~andbook3rd Ed Stoneham MassachusettsButterworth1974.[3]E L wannick et al.Rubber Chem Technol1978 2:438-63.[4]苏正涛.天津大学博士学位论文1997.31- 0.收稿日期:2003-03-16作者简介:郑诗建(1969-)男工程师在职攻读硕士从事橡胶密封材料的研究联系地址:北京81信箱7分箱(10009 ).(上接第37页)了近一倍(从7.8N升到14N)同时毛丝现象减少柔顺性增强所以可编织性也明显加强图2无张力(a)与有张力(b)烧成的SiC纤维束的拉伸曲线f ig.2Load-elongation curves of SiC fiber bundleswithout tension(a)and with tension(b)3结论(1)PCS不熔化纤维烧成过程中适当加张可以给纤维有效赋形避免小弯减少局部应力集中提高所得SiC纤维的单丝强度(2)加张烧成可以明显改善纤维之间的平行程度从而使得其断裂负荷大大增加同时加张烧成后的束丝宏观规整性加强毛丝现象减少柔顺性增强可编织性也大大加强参考文献[1]楚增勇冯春祥宋永才等.先驱体转化法连续SiC纤维国内外研究与开发现状[J].无机材料学报2002 17:193-202.[2]Z Y Chu C X f eng Y C Song et al.Influence of firing tensionon the mechanical properties of polymer-derived SiC fibers[A].proceedings of ICCM-13[C].Beijing2001.[3]Z Y Chu C X f eng Y C Song et al.Tensile strength evalua-tion of a polymer-derived multifilament continuous SiC fiber[A].proceedings of ISM2E-YS[C].Changsha2001.[4]Z Y Chu et al.Enhanced irradiation cross-linking of polycarbosi-lane[J].J Mater Sci Lett1999 18:1793-179 .[ ]Z Y Chu Y D wang C X f eng et al.Effect of spinning tech-nigues on the mechanical properties of polymer-derived SiC fiber [J].Key Eng Mater2002 224-226: 6 1-6 6.[6]Y~asegawa M Limura S Yajima.Synthesis of continuous sili-con carbide fiber with high tensile strength and high Young/s modulus[J].J Mater Sci1980 1 :720-728.[7]J LipowitZ J A Rabe L K f revel R L Miller.J Mater Sci1990 2 :2118-2124.收稿日期:2002-01-17作者简介:楚增勇(1974-)男博士研究生主要从事陶瓷先驱体与高性能陶瓷纤维的研究联系地址:湖南长沙国防科技大学一院Cf C 重点实验室(410073).04材料工程/2003年6期加张烧成改善连续SiC纤维的束丝拉伸性能作者：楚增勇， 冯春祥， 宋永才， 王应德， 王军， 肖加余作者单位：国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室,长沙,410073刊名：材料工程英文刊名：JOURNAL OF MATERIALS ENGINEERING年，卷(期)：2003(6)被引用次数：2次1.楚增勇;冯春祥;宋永才先驱体转化法连续SiC纤维国内外研究与开发现状[期刊论文]-无机材料学报 2002(02)2.Z Y Chu;C X Feng;Y C Song Influence of firing tension on the mechanical properties of polymer-derived SiC fibers 20013.Zeng-Yong Chu;Chun-Xiang Feng;Yong-Cai Song;Ying-De Wang;Jun Wang Tensile strength evaluation of a polymer-derived multifilament continuous SiC fiber[会议论文] 20014.Z Y Chu Enhanced irradiation cross-linking of polycarbosilane[外文期刊] 19995.Z Y Chu;Y D Wang;C X Feng Effect of spinning techniques on the mechanical properties of polymer-derived SiC fiber[外文期刊] 2002(224/226)6.Y HASEGAWA;M Limura;S Yajima Synthesis of continuous silicon carbide fiber with high tensile strength and high Young′s modulus[外文期刊] 19807.J Lipowitz;J A Rabe;L K Frevel;R L Miller查看详情 19901.郑春满.李效东.楚增勇.冯春祥聚碳硅烷纤维无机化过程中弯曲的形成及对SiC纤维性能的影响[期刊论文]-国防科技大学学报 2005(1)2.兰琳.夏文丽.陈剑铭.刘玲.丁绍楠.刘安华聚碳硅烷氮化热解法制备Si3 N4纤维[期刊论文]-功能材料 2013(20)引用本文格式：楚增勇.冯春祥.宋永才.王应德.王军.肖加余加张烧成改善连续SiC纤维的束丝拉伸性能[期刊论文] -材料工程 2003(6)。
碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用需求及挑战
碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用需求及挑战刘巧沐;黄顺洲;何爱杰【摘要】随着航空发动机推重比的不断提高,急需发展轻质、高强韧、耐高温、长寿命、抗烧蚀、抗氧化的碳化硅陶瓷基复合材料(SiC matrix ceramic composites,CMC-SiC),以满足航空发动机愈加苛刻的服役要求.本文简要介绍了CMC-SiC复合材料的特点和制备方法,综述了CMC-SiC复合材料在国外先进航空发动机热端部件上的应用进展及国内的研究现状.从工程化角度,指出了国内在高性能纤维、构件设计及制备、环境障涂层、无损检测技术、考核验证方法、修复技术等方面存在的差距及需突破的关键技术,指出了今后国内的研究目标与发展方向.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)002【总页数】10页(P1-10)【关键词】航空发动机;CMC-SiC复合材料;热端部件;应用【作者】刘巧沐;黄顺洲;何爱杰【作者单位】中国航发四川燃气涡轮研究院,成都610500;中国航发四川燃气涡轮研究院,成都610500;中国航发四川燃气涡轮研究院,成都610500【正文语种】中文【中图分类】TB332航空发动机是飞机的心脏，是飞机机动性、航程、可靠性、经济性等性能的主要决定因素之一。
我国的飞机尤其是战斗机长期饱受“心脏病”(发动机落后)、“神经病”(控制系统落后)和“近视眼”(雷达系统落后)三大顽疾的困扰，尤其是航空发动机已成为严重制约我军航空武器装备和航空工业发展的瓶颈[1]。
经过几代人的努力，我国基本能自行研制推重比8一级的军用航空发动机[1]。
但是，我国的航空发动机技术与美国等西方航空发达国家相比仍存在巨大差距，且差距不断加大。
西方航空发达国家在航空发动机技术尤其是军用航空发动机技术方面对我国严密封锁，要打破技术封锁，必须立足自主研制。
没有自主研制的先进航空发动机绝不可能有自主研制的先进战斗机，根治飞机“心脏病”已刻不容缓。
聚铝碳硅烷的制备及应用进展
法采用 固态 Ｐ Ｓ与 乙酰 丙 酮 铝 反 应 ，所 以在 两 Ｃ
者熔融之前 ，乙酰丙酮铝容易快速升华而脱离反
应体 系 ，造成 Ｐ Ｃ Ａ Ｓ中 Ａ 的含 量 不易控 制 。 ｌ 杨景 明等 人 采 用 液 态 Ｐ Ｓ与 乙酰 丙 酮 铝 在 Ｃ
Ｐ Ｃ ，再通过熔融纺丝、不熔化处理 、高 温烧 ＡＳ 成等工序制成了在惰性气氛 中能经受 ２０ ２０℃超 高 温 的含 铝 ＳＣ陶 瓷 纤 维 ¨ ｉ 。 由 于含 铝 Ｓ 陶 ｉ Ｃ
瓷 纤维涉 及 到 国防关键技 术 ，国外报 道基 本上 是
关于纤维 的结构与性能的表征 ，几乎没有先驱体 ＰＣ Ａ Ｓ的制 备 工艺 和 机 理 的报 道 。 近几 年 ，我 国
设 计 与合 成新 型 Ｐ Ｓ陶瓷 先驱 体对 ＳＣ陶瓷纤 维 Ｃ ｉ
的发展 具 有重要 意 义 。 ２ Ｊ
吸波 型 ＳＣ陶瓷 纤维 已成 为 当今 的研究 主流 Ｉ 。 ｉ ８ ｊ
引入异质元素对先驱体进行改性的优点是不需要 对先驱体法制备 ＳＣ陶瓷纤维工 艺路线进行 改 ｉ
变 ，只需 引入少 量 的异质元 素 即可获 得具 有 目标
性能的先驱体或 Ｓ ｉ Ｃ陶瓷纤维 ，如纺丝性、耐温 性 、电磁 性 能 、致 密 性 、析 晶 性 等 。 聚铝
碳 硅烷 （ Ａ Ｓ Ｐ Ｃ ）作 为近 年 来 发 展起 来 的 一种 新
纯 一 ｉ Ｓ Ｃ晶粒可耐 ２６０ｃ 的高温 ，但 Ｐ Ｓ ０ Ｉ ＝ Ｃ 先驱丝经空气不熔化处理制得的 Ｓ ｉ Ｃ陶瓷纤维 的 耐高温性 能远远达不 到此温度 。其原 因在 于该 ＳＣ陶瓷纤 维并 不 是 由纯 一 ｉ ｉ ＳＣ晶粒组 成 ，而 是 由 一Ｓ ｉ 晶、玻璃态的 Ｓ Ｃ微 ｉ ０ 复合相和游离 Ｃ 碳组成 。Ｓ ｉ ０ 复合相的存在使 Ｓ Ｃ ｉ Ｃ陶瓷纤维 中 氧的质量 分数 高达 １％ ，当温 度高 于 １０ ＝ ５ ２０ ｏ 【
耐超高温连续SiC纤维制备过程中纤维结构和取向演变
过程 中纤维结构和取 向的演变及其对纤维性能的影响．研究结果表 明，耐超高 温连续 ＳＣ纤维制备过程中纤 ｉ
维结构 的演变随温度变化分为分子 间交联 （ ０ 、 ４６０ ｏ Ｃ） 基本无 机化 （０ ８ ０ｏ 、 ６０— ０ Ｃ） 完全无机化 （ ０ ８ ０—１０ ３０ ℃） 和结 晶重排 （ ３０—１０ １０ ８０ ｏ Ｃ）四个阶段 ； 纤维 的取 向 随着 结构 的演 变而改 变 ， 续 Ｐ Ｃ 连 Ａ Ｓ纤 维沿轴 向具 有 的微弱取 向， 经热分解后演变到 １０ ３ ０℃的产物中 ， ３０℃后随着结晶重排的发生 ， １０ 纤维 由各 向异性转 变 为各 向同性 ； 结构和取 向的转变对于纤维性能具有很大 的影响．
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Ｖｏ ． １２８ ２ ０ ０ ７ 年 ９月
高 等 学 校 化 学 学 报
Ｃ ＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ Ｓ ＵＮＩ ＲＳＴ ＥＳ ＮＥ Ｅ ＶＥ ＩＩ
Ｎｏ ９ ．
１ ７ｌ～１ ７ ７ ７５
１ 实 验 部分
１ １ 原料及 样 品制 备 ．
先 驱 体 聚铝 碳硅 烷 （ Ａ Ｓ 由本 教研 室提供 ， 的质 量分数 为 １６ ， Ｐ Ｃ） 铝 ． ％ 软化点 为 １０— ０ ９ ２０℃ ， 数均 分子 量为 １０ ６０—１０ 高 纯氮气 和氩 气 由长沙京 湘气 体厂 提供 ， 度均 为 ９ ．９ ％． ７０； 纯 ９ ９９ 将 先驱体 Ｐ Ｃ Ａ Ｓ加 入到纺 丝筒 内 ， 高纯氮 气保 护下 加热 到一定 温度 ， 压后 经喷 丝板挤 出成 丝 ， 在 加
直径 Ｓ ｉ Ｃ纤维作为复合材料的主要增强 （ 体 ， 韧） 具有高强度 、 高模量、 耐高温 、 抗腐蚀 、 抗氧化等优异
CC-SiC复合材料致密度影响因素
C/C-SiC 复合材料致密度影响因素陈智勇1,2, 徐颖强1*, 肖 立1, 李妙玲2, 李 彬2, 高铭远2（1．西北工业大学 机电学院，西安 710072；2．洛阳理工学院 机械工程学院，河南 洛阳 471023）摘要：利用先驱体转化法制备C/C-SiC 复合材料，对试样进行微观结构分析和性能测试，研究渗硅温度、保温时间、真空度和裂解周期对C/C-SiC 复合材料致密度的影响。
结果表明：随着渗硅温度的升高，材料的致密度呈先加速升高后快速下降趋势；随着保温时间的延长，材料的致密度先快速升高，保持一段时间稳定后再缓慢降低；随着烧结真空度的提高，材料的致密度加速升高；随着裂解周期的增加，材料的致密度不断增大，但增速逐步降低。
经过11周期的“浸渍-固化-裂解”过程后，所制备的C/C-SiC 复合材料获得最大密度2.09 g/cm 3、最小孔隙率7.6%，其综合力学性能最为优异：弯曲强度468 MPa 、拉伸强度242 MPa 、断裂韧度19.6 MPa•m 1/2、维氏硬度17.2 GPa 。
关键词：C/C-SiC 复合材料；致密度；孔隙率；力学性能doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000072中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2021)01-0067-07碳纤维增强碳化硅（C/C-SiC ）复合材料具有硬度高、强度大、耐磨损、耐腐蚀耐高温、热膨胀系数小等优良特性[1-4]，有着广泛的应用前景，受到国内外研究学者的青睐。
C/C-SiC 复合材料已广泛应用于高铁、航空航天等国防军工领域，例如高铁制动盘、飞机制动系统和涡轮叶片、高速飞行器热防护部件、火箭发动机喷管、喉衬和推力室等。
C/C-SiC 复合材料的制备方法主要有先驱体转换法、反应熔渗法、热压法、化学气相渗透法。
先驱体转换法是20世纪90年代发展起来的先进的制备方法，它的出现是C/C-SiC 复合材料快速发展的直接动因之一。
聚铝硅烷与聚碳硅烷共混先驱体制备SiC(Al)纤维
节先 驱体 中 的铝 含量 ； 同时 ， 添加 其它 可纺 性好 的
Ｐ Ｓ是 普 通 碳 化 硅 纤 维 的 先 驱 体 ， 结 构 为 Ｃ 其
＊２ ０ —０２ ０７１— ４收稿 ，０ ８０ ．３修稿 ； ２ ０ — １１ ＊通 讯 联 系 人 ， － ａ ：ａａｇ ０ ＠ ｈｔ ｉ ｃｒ Ｅ ｍ ｉ ｄｆｎ５ ３ ｏ ｌ ｏ ｌ ｍａ ． ｎ
术领域 具有广 泛 的应用 前 景 ， 发 展 航 空 航 天事 是 业 以 及 高 技 术 战 略 武 器 的 关 键 材 料 。 ．自 Ｙ ｊ ａ 采 用 先 驱 体 法 由 聚 碳 硅 烷 ａｍ ｉ
先 期 的 研 究 采 用 聚 硅 碳 硅 烷 （ ｏ ｓａａｂｓａｅ Ｐ Ｃ ） 与 乙 酰 丙 酮 铝 ｐｌ ｉｃｒｏｉｎ ， Ｓ Ｓ ｙｌ ｌ
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第 ９期
２０ ０ ８年 ９月
高
分
子
学
报
Ｎｏ． ９
Ｓ ｐ． ０ ８ ｅ ，２ ０
ＡＣＴ Ｐ Ａ ＯＬ ＹＭＥＲＩ Ｉ ＣＡ ＣＡ Ｓ ＮＩ
聚 铝 硅 烷 与 聚 碳 硅 烷 共 混 先 驱 体 制 备 ＳＣ（ １纤 维 ｉ Ａ）
究 ． 但是 由聚碳 硅烷 制 备 的碳 化 硅 纤 维存 在 着
由于 乙酰丙 酮 铝 的交 联作 用 ，Ａ Ｓ的支 化 度较 ＰＣ
大 ，ｉ Ｈ 键 含 量 低 ， 纺 性 不 好 ， 续 的 纺 丝 工 Ｓ — 可 后
艺和 预氧 化 工 艺 带 来 困 难 ． 外 ， 成 Ｐ Ｃ 此 合 Ａ Ｓ时 ，
Ｓ．． ｉ ０相 ， Ｃ 它在温 度高 于 １０ ￣ ，ｉ ． ３０Ｃ时 ｓ Ｃ ０相 分解 ．
和 ＳＣ晶粒 长大会产生孔洞 和缺 陷 ， ｉ 导致纤 维 的性 能 急 剧 下 降。 ． 由 聚 铝 碳 硅 烷
碳纤维增强SiC陶瓷复合材料的研究进展(精)
碳纤维、PAN基碳纤维和沥青基碳纤维。粘胶基碳纤维由于产率低、性能差、成本高等原因己逐步被淘汰，目前主要集中在PAN基和沥青基两种。PAN基碳纤维主要是高强度型，沥青基碳纤维主要是高模量型，还有高强和高模兼具的碳纤维。
目前碳纤维的开发朝两个方面发展：一是高性能化，通过设计更合理的微观结构和更先进的处理工艺来提高纤维的力学性能，外观上则表现为纤维直径减小、纤维束丝数增加，日本东丽公司的TX1 9.实验室的碳纤维抗拉强度已经达到3GPa；二是低成本化，由于碳纤维生产成本高，价格昂贵，在很多领域的应用受到限制，美FORTAFIL公司开发了Fortafil系列纤维，在保
PIP Si工艺是通过将的有机高聚物溶液或熔融体浸渍碳纤维预制件，干燥固化后在惰性气氛
保护下高温裂解，得到SiC SiC基体。的聚合物先驱体有：聚碳硅烷（PCS）、聚甲基硅烷
[1-3]
（PMS）、聚烯丙羟基碳硅烷（AHPCS）等。由于有机聚合物在转变为无机陶瓷的过程中要失去小分子，体积收缩，因此需要循环多次才能致密化，一般反复浸渍-
文献标识码：A
文章编号：1007-9815（2003）02-0015-06
前 言
在航空航天工业和能源工业等领域，随着新型发动机的研制和新概念航天运载器的发展，对高温结构材料提出了更高的要求。如航空发动机
的热效率主要取决于涡轮前的进口温度，当发动机的推重比为10 1 650时，涡轮前进口温度达℃，在这样高的温度下，传统的高温合金材料已经无法满足要求，材料研究者把目光转向了陶瓷材料，高温结构陶瓷成பைடு நூலகம்了研究的热点。
碳纤维增强ＳｉＣ陶瓷复合材料的研究进展
邹世钦，张长瑞，周新贵，曹英斌
（国防科技大学410073航天与材料工程学院国防科技重点实验室，湖南长沙）
超高温陶瓷基复合材料制备工艺研究进展_严春雷
Research Progress in Preparation Techniques of Ultrahigh Temperature Ceramics Based Composites
Yan Chunlei Liu Rongjun Cao Yingbin Zhang Changrui Zhang Deke
—7—
航天领域备受关注的材料体系，将成为制备高超声速 飞行器结构件最有前途的候选材料之一。
表 1 部分超高温陶瓷及 SiC 的性能［3，11］ Tab．1 Properties of some ultra high temperature ceramics and SiC
ceramics
TiC ZrC HfC TaC ZrB2 HfB2 HfN SiC
use temperature in oxidizing environments / ℃ ≤1650 ＞ 1940 ＞ 2200 2200
对于纤维增强陶瓷基复合材料，制备工艺是影响 其结构及性能的关键因素。制备工艺决定了复合材 料中纤维分布及强度保留率、基体致密度和均匀性以 及纤维与基体之间的界面结合状态。目前，纤维增强 陶瓷基复合材料的制备方法有： 先驱体浸渍裂解法 （ PIP） 、反 应 熔 体 浸 渗 法 （ RMI） 、化 学 气 相 渗 透 法 （ CVI） 、泥浆法（ SI） 等。从国内外研究耐超高温陶瓷 基复合材料情况来看，也主要是围绕这些制备方法开 展材料研制［16 － 18］。有时为了引入第二组元改善材料 特定性能，提高材料致密度，常常将几种制备工艺结 合起来，这样可以发挥各自工艺的优点，克服单一工 艺的不足，进而制得性能优良的超高温陶瓷基复合材 料。本文主要介绍几种制备方法的最新进展。 1 先驱体浸渍裂解法（ PIP）
【精品文章】连续SiC纤维制备工艺及功能化研究概况
连续SiC纤维制备工艺及功能化研究概况
连续SiC纤维是高推重比航空发动机重要的耐高温、低密度热结构材料，在航空用陶瓷基复合材料中具有不可替代的地位；同时在民用领域如冶金高温碳套、柴油发动机废气处理、隔热高温微粒过滤材料等均也有着广泛应用；此外，碳化硅纤维在军事领域也有极为重要的应用。
碳化硅纤维商业价值巨大，任谁都想分得一杯羹，但高傲如它，不是随随便便就能被制造出来的，不信你看。
图Sylramic™SiC Fiber
自1975年Tohoku大学Yajima教授开创先驱体转化法制备连续SiC纤维方法以来，先驱体转化法一直是制备连续SiC纤维的最主要方法。
在产业化方面，日本碳素有限公司于1983年实现了SiC纤维工业化生产，直至现在日本已工业化生产的碳化硅纤维至少发展了三代，其第三代碳化硅纤维在1300至1800℃的空气中仍然具有良好的热稳定性。
然而，经过了多年的发展，当前国际上只有日本和美国等寥寥无几的国家掌握该技术核心。
由于在军事领域具有重要的应用前景，SiC纤维一直是日美等国长期以来一直对我国的技术封锁和禁运品。
尽管相比于成熟的碳化硅纤维商品而言，我国碳化硅纤维产品是缺乏竞争力的，但就小编看来，在技术封锁，设备封锁的大环境下，被迫“闭门造车”的我们所取得的成果也是还行吧。
一、连续SiC纤维制备技术概况
制备SiC纤维主要有4种方法：先驱体转化法(Polymer-Derived,PD)、化学气相沉(ChemicalVaporDeposition,CVD)法、活性碳纤维转化法和超微细粉高温烧结法，其中，只有先驱体转化法(PD)和化学气相沉积法(CVD)实现了。
SiC纤维材料性质、制备方法、应用
2.4超微粉体挤压纺丝法
超微粉体掺混纺丝法[]是制备连续SiC纤维的经典方法，是将超微SiC粉、粘结剂和烧结助剂等混合后挤压纺丝，高温烧结而成。英国ICI公司用0.1μm—2.0μm微粉，PVAc作粘结剂，B和Al2O3作烧结助剂，混合纺丝后高温烧结制得SiC纤维，其强度为1．6 GPa。Si也可用作烧结助剂，并能降低烧结温度到1800℃。以上四种工艺方法制备的碳化硅纤维性能的比较见下表：
碳化硅纤维
材料与化学工程学院无机非金属材料工程1班13461001陈成
摘要碳化硅纤维在就近几年发展的较为迅速，广泛地应用于人们的生活、航天、军事等多种领域，这和碳化硅纤维所具有的优异的特性是离不开的。在形态上有晶须、异芯纤维和先驱体纤维三种。本文主要介绍碳化硅纤维的性质、制备工艺、应用以及展望。
关键词SiC纤维材料性质、制备方法、应用
3.2用作树脂基复合材料碳化硅纤维可与环氧等树脂复合，制作优异的复合材料，其性能见下表。这种复合材料抗弯曲冲击强度是碳纤维复合材料的2倍，它的剪切强度与碳纤维/环氧树脂复合材料相近。例如，喷气式发动机涡轮叶片，直升机螺旋桨，飞机与汽车构件等。
碳化硅纤维/环氧树脂复合材料的性能
表格3
抗张强度
1500MPa
中国科学院沈阳金属研究所石南林等[]首次采用一种新型的射频加热装置研究了在直径12μm的钨丝载体上，连续沉积制得直径100μm，连续长度大于1km，室温抗张强度大于等于3200MPa，抗张模量大于等于400GPa，并带有富碳涂层或氧化物涂层的SiC纤维；并且对射频加热CVD法多相物理化学过程中的反应气体配比、流量和浓度、沉淀温度及原材料质量控制等工艺进行了较系统的研究。
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。
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第 ６期 ２０ ０６年 ９月
高
分
子
学
报
Ｎｏ． ６
ＡＣＴ ＰＯＬ Ａ ＹＭ ＥＲＩ ＣＡ Ｉ Ｃ Ｓ ＮＩ Ａ
Ｓ ｐ． ０ ６ ｅ ，２ ０
耐超 高温 ＳＣ（ １纤维先驱体—— 聚铝碳硅烷 纤维的研究 ｉ Ａ）
郑 满 春 李效 余煜 王 曹 赵大 东 玺 浩 峰 方
一
系列 分 析 ， 别 对 Ｐ Ｃ 纤 维 的微 观 组 成 、 构 以及 性 能 进 行 了 分 析 ． 究 结 果 表 明 ， 分 ＡＳ 结 研 以原 料 质 量 配 比为 ６ ：
１０（ １Ａ Ａ ） ：Ｓ Ｓ 合 成 的 Ｐ Ｃ ０ Ａ（ ｃ ｃ，Ｐ Ｃ ） Ａ Ｓ化 学 式 为 ＳＣ 。 ０， ｌ ， 均 分 子 量 为 １０ ２ Ｈ ５ Ａｏ 数 ｏ ｍ ７０左 右 ， 适 宜 制 备 Ｐ Ｃ 最 ＡＳ
体 ＰＣ ． Ａ Ｓ １２ Ｐ Ｃ ． Ａ Ｓ纤维 的 制备
ＳＣ Ｏ ｉｘ ｖ复合 相 、 ＳＣ微 晶、 离 Ｃ构 成 ． 工 作 ．ｉ 游 其
温度 超 过 １０ ￣ ， 维 显著 失 重 ， 成 大 量 孔 ２０Ｃ时 纤 形
洞， 晶粒 迅速 长 大 ， 学性 能急剧 下 降 ， 不 能达 力 远 到 使用 要求 ］于是 人们 开始 研究更 好 的耐 高温 ． ＳＣ纤维 ， ＳＣ纤 维 的先 驱体 中引 入 少 量 的异元 ｉ 在 ｉ 素 ， 到烧结 助剂 的作 用 是 比较 有效 的方 法 起 ．
经 冷 凝管得 到 的液 体 即为 Ｐ Ｃ ．Ｓ Ｓ 不 同配 比 Ｓ ＳＰ Ｃ 与
过熔 融纺 丝 、 气 预 氧 化 和高 温烧 成 制 备 出连 续 空
ＳＣ纤维 ． 是 商业 化 的 Ｎｃｌ ．ｉ ｉ 但 ｉ ｏ ＳＣ纤 维 ， ａｎ 主要 由
的乙 酰丙酮 铝 混 合 ， 氮 气保 护 下 于 三 口烧 瓶 升 在 温至 ５ ０ ， 温 ４～ ， ０％ 保 ６ｈ 反应结 束 后冷 却至 室温 ， 溶解 、 过滤然 后 蒸 馏 处 理 得到 淡 黄 色 树 脂 状先 驱
纤维 ；Ａ Ｓ Ｐ Ｃ 纤维 中主要存在 ＳＣ 、ｉ ｉ Ｓ Ｈ等结 构 ， Ｃ 同时存在 ｓ—Ｏ Ａ 键 ； ｉ — ｌ 在氮气气 氛中 ，Ａ Ｓ Ｐ Ｃ 纤维 的陶瓷产 率
达 到 ５ ％左 右 ； 氧 化处 理 ， Ａ Ｓ纤 维 中 Ｓ Ｈ键 与 空 气 中 的 氧反 应 形 成 ｓ一 ０ ２ 预 ＰＣ — ｊ 一 交 联 结 构 ， 聚 碳 硅 烷 较 （ Ｃ ）纤 维 易 于 氧化 ， 过 预 氧 化 的 Ｐ Ｃ 纤 维 陶 瓷 产 率 达 到 ８ ％左 右 ， 制 备 耐 超 高 温 Ｓ （ １陶瓷 纤 维 的 ＰＳ 经 ＡＳ ０ 是 ｉ Ａ） Ｃ 合 适 纤 维 ； 预 氧 化 Ｐ Ｃ 纤 维制 备 的 Ｓ （ Ａ） 维 和 Ｓ （ Ｉ纤 维抗 拉 强度 高 ， 高温 性 能 好 ． 用 ＡＳ ｉ Ｏ Ｉ纤 Ｃ ｉ Ａ） Ｃ 耐
不 同 的升温 程 序加 热 至 １０～２ ０Ｃ， 保 温 ６—８ ６ ２￣ 并 ｈ 得 到不同预 氧化 程度 的 Ｐ Ｃ 纤 维 ． ， ＡＳ １ ３ ＳＣ Ｏ ｉ ． ｉ （ Ａ ）纤维 和 ＳＣ（ ｉ纤维 的制 备 ｉ Ａ）
日本 的 Ｉ ｉ ｗ ｓ ｋ ａ等 采 用 Ｐ Ｓ与 乙 酰 丙 酮 铝 ｈａ Ｃ （ ｌＡ Ａ ）） Ａ （ ｃ ｃ 反应 制 备 了 含 铝 Ｓ 陶瓷 先 驱 体 聚 ｉ Ｃ
关键词
聚铝碳硅烷 ， ｉ ＳＣ纤维 ， 制备 ，耐 高温 ，预氧化
连 续 ＳＣ纤 维 具 高 耐
抗腐镬 、 抗氧化 以及与陶瓷基体的相容性好等优
良特 性 ， 有 广 泛 的 应 用 前 景 ． 驱 体 转 化 具 先 法 是制 备连续 ＳＣ纤维 的主要 方 法 之 一 ， 方 ｉ 该
铝碳 硅烷 （ｏ ａ ｍ ｎｃｒｏ ｌ ｅ Ｐ Ｃ ） 并 制备 出 ｐ ｉ ｌ ｉｏａｂｓａ ， Ａ Ｓ ， ｙｕ ｉｎ 耐高 温 的含 铝 ＳＣ纤 维 ． ｉ 本文采 用 与 Ｉ ｉａ ａ不 同的 合 成 方 法 ， ｓ ｋｗ ｈ 以聚
二 甲基硅烷 （ ｏ ｄ ｅ ｙ ｉｎ ，Ｄ Ｓ 裂解 的液相 ｐｉ ｉ ｔ ｉｉ ｅ Ｐ Ｍ ） ｙ ｍ ｈ ｓａ
将 ＰＣ Ａ Ｓ加 入 到 纺 丝 筒 中， 高 纯 氮 气 保 护 在 下加 热 升温 到 ３０Ｃ左右 ， 温 ４～６ｈ 用 高 纯氮 ０￣ 保 ， 气加 压 ， ２ ０孔 的 喷 丝板 挤 出成 丝 、 束 ， 绕 经 ０ 集 缠 至收 丝 机 上 ， 到 连 续 长 度 在 ５ ０ ｍ 左 右 、 ０ 得 ０ ２０ 根／ 的 Ｐ Ｃ 纤 维“ 将 Ｐ Ｃ 束 ＡＳ ． Ａ Ｓ纤 维 在 空 气 中按
法 以聚碳 硅 烷 （ ｏ ｃｒｏｉｎ ， Ｃ ） 先 驱 体 ， ｐｌ ａ ｓａｅ Ｐ Ｓ 为 ｙ ｂ ｌ 经
１ 实验 部 分
１１ Ｐ Ｃ ． Ａ Ｓ的 合 成
将 Ｐ ＭＳ置 于装 有冷凝 管和 热 电偶 的三 口烧 Ｄ
瓶 中 ， 高纯氮 气保 护 下在 ３ ０～３０ 左 右裂解 ， 在 ４ ６
（ 国防科技大学航天 与材料工程学院国防科技重点实验室 长沙 ４ ０７ ） １０３
摘
要
以聚硅碳 硅烷（Ｓ Ｓ与 乙酰丙酮 铝（ １Ａ Ａ ） ） ＰＣ） Ａ（ ｃ ｃ， 为原料 ， 常压高 温条件 下反应制 备出 聚铝碳硅 烷 在
（Ａ Ｓ ， 过 熔 融 纺 丝 制 备 了 Ｐ Ｃ 纤 维 ． 用 Ｇ Ｃ Ｉ 、 Ｐ 、 ｉ Ｍ 、 Ａ． Ｍ 、Ｇ、Ｅ 元 素 分 析 和 增 重 等 Ｐ Ｃ）经 ＡＳ 应 Ｐ 、Ｒ Ｘ Ｓ Ｓ． Ｒ ” １ Ｒ Ｔ Ｓ Ｍ、 Ｎ Ｎ
产物 聚硅碳 硅烷 （ ｏ ｓｏａ ｏｓａｅ Ｐ Ｃ ） ｐｌ ｉｃｒ ｎｉ ｎ ，Ｓ Ｓ 与适 量 ｙ１ ｂ １