碳化硅纤维
碳化硅纤维的性能
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（一）•碳碳化硅化纤维硅的优纤良维性能具有优良的耐热性能，在1000℃一下，其力学性能
（一）碳化硅纤维的优良性能
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（一）碳化硅纤维的优良性能 当温度高于1300℃时，其力学性能爱开始下降，所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能，在80℃下耐强酸（盐酸、硝酸、硫酸）。
（二）热性能 碳化硅纤维具有优良的耐热性能，在1000℃一下，其力学性能基本不变，可长期使用。
（一）碳化硅纤维的优良性能 碳化硅纤维具有优良的耐热性能，在1000℃一下，其力学性能基本不变，可长期使用。
碳化硅纤维的性能
（一）碳化硅纤维的优良性能
• 良好的力学性能 尼卡伦碳化硅纤维的性能
纤维结构
SiC,非晶体
密度
2.55 g/cm³
纤维直径
15μm
比热率
1.14J/g.℃（300℃）
抗拉强度
2800Mpa
导热率
11.63W/（m.k）轴向
杨氏模量
200Gpa
抗射线性能
中子照射无劣ห้องสมุดไป่ตู้现象
断裂延伸率
1.5％
用20％的NaOH侵蚀20小时后，纤维仅失重1％一下，而且有很好的润滑性，有益于金属复合。 （一）碳化硅纤维的优良性能 当温度高于1300℃时，其力学性能爱开始下降，所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 （一）碳化硅纤维的优良性能 碳化硅纤维具有优良的耐热性能，在1000℃一下，其力学性能基本不变，可长期使用。 尼卡伦碳化硅纤维的性能 用20％的NaOH侵蚀20小时后，纤维仅失重1％一下，而且有很好的润滑性，有益于金属复合。 当温度高于1300℃时，其力学性能爱开始下降，所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 碳化硅纤维具有优良的耐热性能，在1000℃一下，其力学性能基本不变，可长期使用。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能，在80℃下耐强酸（盐酸、硝酸、硫酸）。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能，在80℃下耐强酸（盐酸、硝酸、硫酸）。 碳化硅纤维具有优良的耐热性能，在1000℃一下，其力学性能基本不变，可长期使用。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能，在80℃下耐强酸（盐酸、硝酸、硫酸）。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能，在80℃下耐强酸（盐酸、硝酸、硫酸）。 碳化硅纤维具有良好的耐化学性能，在80℃下耐强酸（盐酸、硝酸、硫酸）。 当温度高于1300℃时，其力学性能爱开始下降，所以碳化硅纤维是耐热的好材料。 当温度高于1300℃时，其力学性能爱开始下降，所以碳化硅纤维是耐热的好材料。
碳化硅纤维断裂强度
碳化硅纤维断裂强度
碳化硅纤维的断裂强度是指在受到拉伸力作用下，纤维断裂前所能承受的最大应力。
该参数通常使用单位面积上的力来表示，单位为兆帕（MPa）或千克力/平方毫米（kgf/mm²）。
碳化硅纤维是一种高性能、高强度的纤维材料，其断裂强度较高。
具体的数值会受到多种因素的影响，包括纤维的制备工艺、纤维的尺寸和结构、纤维的含杂质程度等。
一般来说，碳化硅纤维的断裂强度可达到2000-5000兆帕（MPa）的范围。
其中，单丝碳化硅纤维的断裂强度可以超过3500兆帕（MPa），而多丝捻合后的碳化硅纤维则通常在2000-3000兆帕（MPa）之间。
需要注意的是，不同厂家生产的碳化硅纤维可能存在差异，因此具体的断裂强度还需参考各个厂家提供的技术数据。
同时，在实际应用中，还需要考虑到纤维的使用环境和加载方式等因素，以确保纤维在使用过程中能够发挥最佳的性能。
2024年碳化硅纤维市场分析现状
2024年碳化硅纤维市场分析现状碳化硅纤维是一种高性能纤维材料，具有优异的高温、高强度和耐腐蚀性能，因此在众多领域有着广泛的用途。
本文将对碳化硅纤维市场的现状进行分析，并展望未来的发展趋势。
市场概述碳化硅纤维作为一种新兴材料，在航空航天、汽车制造、船舶制造、电子元器件等多个行业有着广泛的应用。
它具有低密度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点，因此在高温、高强度、耐腐蚀等要求较高的领域有着广泛的市场需求。
市场规模目前，碳化硅纤维市场规模正在不断扩大。
根据市场研究报告，全球碳化硅纤维市场的总产值预计将在未来几年内稳定增长。
这主要受到航空航天、汽车制造、船舶制造等领域对高性能材料需求的增加以及碳化硅纤维材料自身独特的特性所驱动。
市场地域分布碳化硅纤维市场地域分布较为广泛。
目前，北美地区是碳化硅纤维市场的主要消费地区，其次是欧洲和亚太地区。
这些地区的航空航天、汽车制造、船舶制造等行业发达，需求量较大，因此对碳化硅纤维的市场需求较旺盛。
未来，亚太地区碳化硅纤维市场的增长潜力将会进一步释放。
市场竞争格局碳化硅纤维市场竞争格局较为激烈，目前市场上存在多家主要生产商和供应商。
这些公司通过不断提高产品质量、降低生产成本以及拓展销售渠道来提高市场份额。
同时，进入门槛较高也是市场竞争格局稳定的原因之一。
市场发展趋势随着碳化硅纤维市场需求的不断增长，碳化硅纤维技术的进步将成为市场发展的一个重要驱动力。
未来，碳化硅纤维可能会进一步提高其高温、高强度、耐腐蚀等性能，并逐渐应用于更多领域。
此外，环保、可持续性也是市场发展的重要方向，研发更加环保的碳化硅纤维生产技术也是市场发展的重要方向之一。
结论综上所述，碳化硅纤维市场具有广阔的发展前景。
市场规模正在不断扩大，地域分布较为广泛。
随着碳化硅纤维技术的进步和市场需求的增长，市场竞争将更加激烈。
未来，随着环保意识的增强，碳化硅纤维的可持续发展将成为市场发展的重要方向。
碳化硅纤维及复合材料 半导体
碳化硅纤维及复合材料在半导体工业中的应用概述1.半导体材料的重要性作为现代电子技术的基础，半导体材料在电子器件、光电子器件、集成电路等领域的应用日益广泛。
在半导体材料的研究和应用中，碳化硅纤维及其复合材料因其优异的性能表现受到了广泛关注。
碳化硅纤维的特性2.碳化硅纤维的结构和制备碳化硅纤维是一种由碳化硅纤维元素组成的细长物质。
其具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优异特性，是一种理想的耐高温材料。
碳化硅纤维一般通过碳纤维或有机聚合物纤维在高温、缺氧环境下碳化得到。
3.碳化硅纤维的性能碳化硅纤维具有良好的高温稳定性，能够在高温下保持相对稳定的结构和性能；其热导率高，热膨胀系数小；同时具有优异的抗氧化和耐腐蚀性能。
碳化硅复合材料的研究与应用4.碳化硅复合材料的制备碳化硅复合材料是将碳化硅纤维与其他载体材料进行复合制备而成的新材料。
通常采用预浸法、浸渍法、层压法等工艺制备碳化硅复合材料。
5.碳化硅复合材料的性能碳化硅复合材料不仅继承了碳化硅纤维的高温稳定性和耐腐蚀性，还具有更好的机械性能、导热性能和导电性能。
在半导体工业中得到了广泛应用。
6.碳化硅复合材料在半导体工业中的应用(1) 提高电子器件的散热性能在半导体电子器件中，散热问题是制约器件性能和寿命的关键因素。
采用碳化硅复合材料作为散热材料，可以有效提高器件的散热性能，提高器件工作效率。
(2) 用于半导体封装材料在半导体器件的封装过程中，需要使用具有良好导热性和机械性能的材料进行封装。
碳化硅复合材料具有优异的导热性和机械性能，逐渐成为半导体封装材料的首选。
(3) 在化学气相沉积中的应用化学气相沉积是半导体工艺中的一种重要技术，传统的石墨材料在这一工艺中存在较大的腐蚀和热膨胀问题。
碳化硅复合材料由于其优异的耐腐蚀性和高温稳定性，可以替代传统材料在化学气相沉积中得到应用。
结论7.碳化硅纤维及其复合材料在半导体工业中的应用前景广阔。
随着半导体工业的不断发展，对于高性能、高可靠性材料的需求将逐渐增加，碳化硅纤维及其复合材料将在半导体领域发挥更加重要的作用。
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。
碳化硅纤维的特点与应用
碳化硅纤维的特点与应用
碳化硅纤维是一种独特的复合材料，是将硅纤维和碳元素结合起来制成的。
它是由超细金属纤维组成的超强力、超细、超轻质的纤维材料。
碳化硅纤维具有优越的机械性能、耐腐蚀性能、热稳定性能和电学性能，是一种非常受欢迎的高性能材料。
碳化硅纤维的主要特征包括：高模量、高强度、低温度周围变形特性、高热稳定性、优良的电学性能和良好的耐腐蚀性。
它的高强度在一定温度和应变下保持较高，而且吸收热量也很少。
此外，它具有良好的光学性能，如低折射率、良好的红外透射性能和均匀表面光学特性。
碳化硅纤维的应用比较广泛，一般用于飞机外壳、航空航天、医疗设备和军事设备等。
它也可以用于生产的部件的断裂检测，以辨识机械性能指标，以及用于制冷、制冷系统以及其他仪器和仪表的防护。
此外，碳化硅纤维还用于防爆设备，如压缩机、摩托车等。
它甚至可以用于制造卫星及其元件，因为它具有良好的电磁屏蔽性能和耐高温性。
总之，碳化硅纤维具有优越的机械性能、耐腐蚀性能、热稳定性能和电学性能，它的应用范围也非常广泛。
由于其多功能性、耐脆性和非常出色的机械性能，其在航空航天、军事工程和其他领域的应用越来越广泛。
碳纤维增强碳化硅复合材料 制备方法
碳纤维增强碳化硅复合材料制备方法我折腾了好久碳纤维增强碳化硅复合材料制备这事，总算找到点门道。
一开始啊，我真的是瞎摸索。
我就想啊，这碳纤维和碳化硅怎么就能组合到一起呢。
我最先尝试的方法是直接把碳纤维放到碳化硅的原料里，就像把面条扔到面粉堆里一样，觉得这样就能混合起来，生成我想要的复合材料。
但是啊，结果特别糟糕。
我得到的东西一点都不均匀，有的地方碳纤维都聚在一起了，就像一团乱麻似的。
这才意识到没这么简单。
后来我做了好多功课，知道可能需要一些特殊的工艺。
我就试着用化学气相沉积法，这过程就像给一个骨架涂漆一样，想让碳化硅在碳纤维这个骨架上慢慢沉积。
我把碳纤维放在反应室里，然后让含有硅源气体和碳源气体进去反应，可是这个反应条件特别难控制。
温度稍微高了点或者气体流量稍微不对，就会要么在碳纤维上长不出碳化硅，要么就长得乱七八糟。
而且化学气相沉积法这个设备还挺贵的，做一次实验成本挺高的。
再后来，我又试了粉末冶金法。
这个方法呢，就是把碳化硅粉末和碳纤维混合，混合就像搅拌水泥和沙子一样，尽量让它们均匀分散。
但是这里面问题也不少。
碳纤维很容易断，我在混的时候如果搅拌太猛了，碳纤维就都断成一小节一小节的了，这样就没法好好增强材料性能了。
而且压实的时候也很有讲究，压力小了，材料不致密，压力大了又怕把碳纤维压坏。
最近我试的一种方法感觉有了点成效。
我先对碳纤维进行预处理，就好比给这个增强材料先做个美容，让碳纤维表面能更好地跟碳化硅结合。
比如说我用化学试剂腐蚀一下碳纤维表面，让它变得粗糙一点，这样等会和碳化硅接触的时候就像小爪子抓住对方一样。
然后再用热压烧结法，把处理好的纤维和碳化硅粉末一起放在模具里，高温高压下让他们融合。
这个温度和压力的数值我是经过多少次失败才试出来个大概范围，温度低了或者时间短了，两者结合不紧，温度太高或者压力过大纤维又容易受损。
不过这方法虽然比之前的要好些，但还是有改进空间，我现在还在继续摸索呢。
不确定模具的材料是不是对最终复合材料也有影响，这也是我接下来想要研究的地方。
碳化硅纤维
聚碳硅烷性能特点：本产品是以碳—硅键为主链，含活泼的Si—H键的有机硅聚合物，通常为淡黄色玻璃状固体。
纯度高，含氧量低，可以在一定范围内调控分子量以适应不同的用途，加热可熔，可以溶于常用的有机溶剂。
主要用途：1）陶瓷纤维的先驱体：制备以碳化硅纤维为代表的高温抗氧化陶瓷纤维。
2）陶瓷涂层：将聚碳硅烷以溶液方式涂于金属、陶瓷、石墨等基体材料或构件表面，经干燥、交联、高温无机化后形成陶瓷涂层。
3）陶瓷多孔材料或泡沫体：制备高渗透性、高比表面积、高反射性能、较好的绝缘性能陶瓷多孔体。
4）陶瓷微粉：其粒径小（可达纳米—微米级）5）无机材料粘结剂：聚碳硅烷熔体或溶液可作为陶瓷粘结剂的主要成分。
6）陶瓷基复合材料：聚碳硅烷制备碳化硅基复合材料基体，制备碳—陶、陶—陶复合材料。
聚二甲基硅烷聚二甲基硅烷是一种主链由硅原子组成的高分子材料。
由于Si的低电负性并具有3d空轨道，因此，电子可沿着51—Si主链广泛离域，从而使聚二甲基硅烷具有光电导、三阶非线性光学、光致发光和电致发光等一些特性，在光电导、发光二极管、非线性光学材料等方面有广阔的应用前景，这也是它引起人们广泛关注的重要原因。
聚二甲基硅烷的应用（1）制备SiC陶瓷。
（2）作为烯烃聚合的引发剂。
（3）作为光电导及电荷转移复合物材料。
（4）作为高分辨光致抗蚀剂。
（5）作为非线性光学材料。
（6）制造发光二极管。
（7）开发新型光记忆材料。
（8）聚二甲基硅烷在其他光电材料中也得到了广泛应用。
近年来，聚二甲基硅烷膜用于接触式扫描探针显微镜（SPM）纳米平板印刷术，其优点在于在样品成型时具有更高的溶解度和更少的辐射损失。
聚二甲基硅烷作为一种新型功能高分子材料，对其进行研究不论是理论上还是实践上都有重要的意义，聚二甲基硅烷化学已成为有机硅领域中的一个热点，对它的研究十分活跃。
随着研究的不断深入，聚二甲基硅烷有望在许多领域里得到更为广泛的应用。
纳米碳化硅微粉性能特点碳化硅粉体纯度高、粒径小[30nm~几微米(可控)]、分布均匀，比表面积大、表面活性高，松装密度低，具有极好的力学、热学、电学和化学性能，即具有高硬度、高耐磨性和良好的自润滑、高热传导率、低热膨胀系数及高温强度大特点。
行业研究报告-陶瓷基复合材料（CMC）与碳化硅纤维专题
陶瓷基复合材料(CMC)与碳化硅纤维核心观点：●更高的高温特性、更低的密度，CMC材料成为新型大推重比发动机理想材料。
发展更高效率发动机的关键在于提高工作温度，而提高工作温度之关键又取决于材料的研制，因此具有耐高温、低密度、抗氧化、抗腐蚀、耐磨损等一系列优越性能的CMC材料，成为了新型高推重比航空发动机、空天飞机等重要武器装备高温部件的理想材料。
在航空发动机上，CMC材料主要用于热端部件，如喷管、燃烧室火焰筒、低压涡轮静子叶片和喷管调节片等，并逐步探索在低压涡轮转子叶片的应用，在高压载荷区域的应用尚在探索期。
●碳化硅纤维是制备CMC材料的重要原材料。
CMC材料主要由增强纤维、陶瓷基体、界面层制备而成。
其中，碳化硅纤维的研制技术处于快速发展中，且其作为增强纤维能够为CMC材料带来更好的耐热性能，是制备CMC材料的重要原材料，正日益受到航空发动机领域的关注。
●国外已发展出三代碳化硅纤维，国内已突破各项关键技术，进行一二代产品产业化生产。
目前，国外已发展出三代碳化硅纤维，并实现了三代产品的产业化。
国内正以产学研模式开展工艺的创新与技术的产业化，已突破制备过程的各项关键技术，初步实现了一、二代产品的产业化。
国防科技大学是中国最早进行碳化硅纤维研制的单位，目前已与苏州赛菲、宁波众兴新材展开合作；此外，厦门大学已于2015年3月与火炬电子签署《技术（技术秘密）独占许可合同》展开合作。
●CMC材料应用范围广阔，重点应用领域航空航天将推动CMC产业发展。
强军政策下，航空/航天发动机作为飞机与火箭的“心脏”，将成为现代化武器装备体系的重要一环。
“两机”专项的启动，也将推动中国航空发动机的研制与生产。
CMC材料是大推重比发动机热端部件的理想材料，航空航天对于大推重比发动机的需求将直接拉动CMC材料的需求。
此外，除了航空/航天发动机的热端部件，CMC材料还在刹车片、卫星光机构件、热防护结构、核电设备构件、光伏/电子构件等领域有着较广泛的应用。
耐高温隔热材料
耐高温隔热材料在工业生产和日常生活中，我们经常会遇到需要抵御高温的情况。
在这种情况下，耐高温隔热材料就显得尤为重要。
耐高温隔热材料是一种能够在高温环境下保持其结构和性能的材料，它可以有效地隔离热量，防止热量向外传导，保护设备和人员的安全。
本文将介绍一些常见的耐高温隔热材料及其特性，以及它们在工业领域中的应用。
首先，我们来介绍一种常见的耐高温隔热材料——陶瓷纤维。
陶瓷纤维是一种由高纯度氧化铝和二氧化硅等原料制成的无机纤维材料，它具有优异的耐高温性能和隔热性能。
陶瓷纤维可以承受高达1600摄氏度的高温，同时具有良好的化学稳定性和机械强度，因此被广泛应用于炉窑隔热、管道隔热等领域。
另外一种常见的耐高温隔热材料是硅酸盐纤维。
硅酸盐纤维是一种由硅酸盐玻璃纤维制成的隔热材料，它具有良好的耐高温性能和化学稳定性，可以承受高温达1200摄氏度以上。
硅酸盐纤维的导热系数低，具有良好的隔热性能，因此被广泛应用于建筑隔热、航空航天领域。
除了以上介绍的两种材料，还有一种常见的耐高温隔热材料是碳化硅纤维。
碳化硅纤维是一种由碳化硅微晶制成的纤维材料，它具有极高的耐高温性能，可以承受高达1800摄氏度的高温。
碳化硅纤维的导热系数低，热震稳定性好，因此被广泛应用于航空航天、核工业等领域。
在工业领域中，耐高温隔热材料的应用非常广泛。
例如，在炼油、化工、冶金等行业，需要大量的耐高温隔热材料来保护设备和管道，确保生产的安全和稳定。
同时，在航空航天领域，耐高温隔热材料也扮演着至关重要的角色，可以保护航天器在极端环境下的安全运行。
总之，耐高温隔热材料在现代工业生产中具有非常重要的地位，它们可以有效地保护设备和人员的安全，确保生产的稳定进行。
随着科学技术的不断发展，相信耐高温隔热材料会有更广阔的应用前景，为人类创造更多的价值。
碳化硅纤维在航空航天领域的应用研究
碳化硅纤维可以 减轻航空航天器 的重量，提高飞 行效率和燃油经 济性。
碳化硅纤维具有 耐高温、耐腐蚀 等特性，适合用 于航空航天器的 高温部件和恶劣 环境部件。
碳化硅纤维可以 增强航空航天器 的结构强度和稳 定性，提高飞行 安全性和可靠性。
碳化硅纤维的优点：高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀
碳化硅纤维的缺点：价格昂贵、生产工艺复杂
碳化硅纤维具有优良的电绝缘性能 碳化硅纤维的电绝缘性能优于其他纤维材料 碳化硅纤维在高温、高压、高湿等恶劣环境下仍能保持良好的电绝缘性能 碳化硅纤维的电绝缘性能使其在航空航天领域具有广泛的应用前景
碳化硅纤维的特性：高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀 碳化硅纤维在航空航天领域的应用：用于制造航天器、航空器、导弹等结构部件 碳化硅纤维的优点：减轻结构重量、提高结构强度、延长使用寿命 碳化硅纤维的发展趋势：研究新型碳化硅纤维材料，提高性能和降低成本
技术挑战： 碳化硅纤 维的耐高 温性能
解决方案： 改进纤维 结构，提 高耐高温 性能
技术挑战： 碳化硅纤 维的力学 性能
解决方案： 改进纤维 结构，提 高力学性 能
碳化硅纤维在飞机结构材料 中的应用：用于制造飞机发 动机叶片、飞机蒙皮、飞机 刹车片等
碳化硅纤维的特性：高强度、 高模量、耐高温、耐腐蚀
高温结构件等
碳化硅纤维在航天器热防 护系统中的性能优势：比 强度高、耐腐蚀、耐高温、
抗烧蚀
碳化硅纤维在航天器热防 护系统中的发展趋势：随 着航天技术的发展，碳化 硅纤维在航天器热防护系 统中的应用将更加广泛。
碳化硅纤维的特性： 耐高温、耐腐蚀、 耐磨损
卫星电子设备封装 材料的要求：轻量 化、高可靠性、长 寿命
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碳化硅纤维的特点与应用
碳化硅纤维的特点与应用1.特点：（1）高温耐性：碳化硅纤维能够在高温环境下保持其结构和性能稳定。
它的使用温度范围可以达到1500-1600℃，甚至更高。
（2）低热膨胀系数：碳化硅纤维的热膨胀系数非常低，可以在高温环境下保持其尺寸的稳定性，避免因热胀冷缩引起的问题。
（3）优异的耐腐蚀性：碳化硅纤维对于酸碱等腐蚀介质有很好的耐蚀性能，可以在恶劣环境下长期使用。
（4）优异的机械性能：碳化硅纤维具有优异的拉伸强度和弹性模量，可以承受高应力和变形。
（5）良好的电热性能：碳化硅纤维具有良好的电导性和导热性能，适用于电热材料和导热材料的制备。
2.应用：（1）航空航天领域：碳化硅纤维广泛应用于航空航天领域的高温部件制造，如燃烧室衬板、导热气体阀门等。
它的高温耐性和耐腐蚀性使其成为最理想的材料之一（2）能源领域：碳化硅纤维被广泛应用于能源领域的高温热电设备，例如高温热电发电系统和燃料电池系统。
碳化硅纤维的耐高温性和导热性能使其成为高效能源设备的关键材料。
（3）化工领域：由于碳化硅纤维具有良好的耐腐蚀性能，能够抵抗各种酸碱介质的侵蚀，因此被广泛应用于化工领域的管道、储罐和反应器等设备制造中。
（4）电子领域：碳化硅纤维具有良好的导电性能，可以用于电子元件的导电材料，如电极、电热材料等，广泛用于半导体工业、电子器件和电子设备中。
（5）汽车工业：碳化硅纤维在汽车制造中的应用也日益增多，包括制动系统、排气系统以及发动机的部件等。
碳化硅纤维的高温耐性和耐磨性使其成为汽车制造中的重要材料。
总结起来，碳化硅纤维具有高温耐性、低热膨胀系数、耐腐蚀性、优异的机械性能和良好的电热性能等特点，广泛应用于航空航天、能源、化工、电子和汽车等领域。
随着科技的进步和应用的深入，碳化硅纤维的应用前景将更加广阔。
碳化硅纤维的制造、性能及应用
碳化硅纤维的制造、性能及应用第二十六卷第四期2001年8月高甜拉讦谁白庄胃)Hi-TechFiber&ApplicationV o1.26.No.4Aug.,2001碳化硅纤维的制造,性能及应用碳化硅纤维是重要的高科技纤维之一,其英文名为SiliconCarbidefibers.日文名为炭化,素纤维.化学式为si—c或sj—c—o.该纤维是由日本东北大学金属材料研究所矢岛圣使教授于1975年发明的,然后,日本碳公司承接新技术发展事业团的委托于1989年实现工业化,并以商品名"尼卡纶(:口,,英文为Nicalon)"开始销售.因碳化硅纤维具有高强度,高模量,耐高温,抗腐蚀,易加工织布,编甥等特性,所以已在尖端科技领域,例如航空航天,火箭发动机,核聚变炉等方面展开应用.今后,期待往民品方向应用,诸如汽车废烟气收尘,高效率燃气发电机耐热部件等扩展使用.1碳化硅纤维的主要生产方法及品级一种方法是采用有机硅聚合物先驱体制造碳化硅纤维方法:另一种方法是CVD法制造碳化硅纤维.先驱体法即首先将有机硅化合物原料制成聚碳硅烷,然后经熔融拉丝,不熔化处理而烧结成为碳化硅纤维.CVD法即采用微细的钨丝或碳纤维细丝等为芯线作为载体,使有机硅烷等化合物在氮气流中,在灼热的芯线表面进行反应,裂解,并沉积于芯线表面上而制成碳化硅纤维,因含有不同材质的芯线,所以是一种复合纤维.关于碳化硅纤维的品级与性能,现仅对日本碳公司的产品予以简介.日本碳公司生产的碳化硅纤维主要有3个品级,即二力口,,,二才口(高级碳化硅纤维),,,二才口S型其中,;口>级碳化硅纤维在制造过程中采用空气熟氧化.产生si—o—si交联.使其不熔化,引入了氧原子同sj原子牢固结合, 烧结后氧残留在纤维中,当受到1300"C左右的高温,氧同游离的碳发生反应.变成一氧化碳而脱离,使纤维结构产生缺陷.导致纤维在高温状态下性能劣化.因此该品级碳化硅纤维使用温度为1200℃以下为宜.为了提高碳化硅纤维耐热问题,日本碳公司又同日本原子能研究所及大阪府立大学共同合作开发出,,:口级碳化硅纤维.其特点是.在纤维制造过程中不进行热空气氧化,而是在惰性气体(如氮)环境下使用电子束照射,可进行批量生产.据介绍.这个品级碳化硅纤维中氧含量可降至1%以下,耐热温度可超过1500℃,纤维中CtSi原子比为1.39.,,:口>S型是日本碳公司开发的性能更好的碳化硅纤维.在该纤维制造过程中.采用氢气处理经电子束照射的碳化硅不熔化纤维,这样使纤维中过剩的碳与氢反应而除去.纤维中C/Si原子比接近于1.0.带来的效果是碳化硅纤维的密度与弹性模量都增加了.据介绍,,=口,S型碳化硅纤维中CtSi原子比为1.05,现已进行商业性生产.并在国内外销售.该品级纤维适用于超高温陶瓷复合材料的增强纤维品质需要.以上3种品级碳化硅纤维价格都很昂贵,价格都在l3万日元/kg以上.随着碳化硅纤维在各个领域扩展使用,价格将会降下来2日本碳公司所产碳化硅纤维的一般性能日本碳公司所产碳化硅纤维有如下特点, (1)质量轻,强度好,模量高;(2)因其耐热性与耐氧化性优异,所以即使在高温大气中仍能保持高强度,高模量i(3)纤维细而柔软叉富有弹性,可适用于加工布类,编织物,毡,垫等各种形态连续纤维制品;(4)化学稳定性极好;(5)对树脂,金属,陶瓷等适应性很强.是纤维增强树脂(FRP),纤维增强金属(FRM),纤维增强陶瓷(FRC)等复合材料的优异增强材料.日本碳公司所产3个品级碳化硅连续纤维一般性能如表1所示.从表1来看.3个品级的碳化硅纤维单丝直径都为l412m的连续纤维,每根纱线的单丝根数都为500根."4:身口品级碳化硅纤维的氧含量为O.5mass%及以下.拉伸强度与:ja品级碳化硅纤维大致相同,弹性模量较高.,,:力口,S型碳化硅纤维虽然拉伸强度低于前3个品级,但弹性模量很高,纤维中氧含量仅为0.2mass%.这样使其耐高温蠕变性和耐氧化性也相应提高.S型品级能满足超高温陶瓷基复台材料用增强纤维品质的要求. 3碳化硅纤维的用途碳化硅纤维由于自身的优异性能可用作高温耐热材料,树脂,金属,陶瓷基复合材料的增强剂等.3.1用作高温耐热材料碳化硅纤维可用作耐高温传送带,金属熔体过滤材料,高温烟尘过滤器,汽车尾气收尘过滤器等.例如.日本东京都采用碳化硅纤维毡过滤器用于柴油汽车排放烟尘收集装置( DPF).据说.随着环保事业的强化.防止公害条例的制定,需求碳化硅纤维量将要增加.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.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.3.3用作金属基复合材料碳化硅纤维可与金属铝等复合,具有轻质,耐热,高强度,耐疲劳等优点.可用作飞机,汽车,机械等部件及体育运动器材等.3.4用作陶瓷基复合材料采用碳化硅纤维增强陶瓷(CMC),因为它比超耐热合金的质量轻,具有高温耐热性,并显着地改善了陶瓷固有的脆性.所以CMC 可用作宇宙火箭,航空喷气式发动机等耐热部件以及高温耐腐蚀化学反应釜材料等.根据美国NASA的评价,J,:女口碳化硅复合材料在1200℃下.可用作超高温耐热结构材料.第二代超高速运输飞机发动机部第五期科普之窗一37.件及核聚变炉防护层材料等.4碳化硅纤维其他品种发展动向除上述介绍的碳化硅纤维之外,世界有关科技人员还将某些金属引入纤维结构之中.开发出像si—Ti—c—O,si—zn—c—O,si～M—c—O,si—AI—c—o等含金属的碳化硅纤维.据说,采用铝置抉_ri的sj—Al—c—o纤维经进行高温处理的sA纤维有很高的高温强度,非常引人注目,即使在高达2000℃下,其强度降低很少.展望21世纪,将是高科技纤维材料大显神通的时代,相信在世界科技工作人员的努力下,碳化硅纤维的性能,品质将会改善与提高,产量,用量将会增加,成本也将会下降人们期待碳化硅纤维材料今后不仅在尖端科技领域,而且在民品领域也将逐步扩展使用.近年来,我国有关科技人员也为发展碳化硅纤维事业积极奋斗,如中国科学院金属研究所,国防科技大学等单位,在研制,开发碳化硅纤维方面,作出可喜的成绩(南京玻纤院毕鸿章)欢迎订阅《高斜丝讦谁与应用》杂志《毫辩挂讦谁与商月)》创刊于1976年,是我国高科技纤维及其新材料领域唯一综合性大型科技期刊.本刊绸委会由国家科技部等有关部委,高校和科研院所的有关领导,专家,学者组成,使本刊集权威性,政策性,学术性,创新性和指导性为一体.《高科挂讦谁与序用》设有【专家论坛l,【专题综述】,【考察报告l,【技术讲座】,【新产品新材料l,【新技术新工艺】,【信息动态l等主要专栏,以最快速度报道国内外高科技纤维研究,发展的前沿动态和趋势;全方位论遗和揭示高科技纤维及其新材料在各个领域研究,应用,开发的现状和前景;交流和促进高科技纤维及其新材料,新技术在技术创新和工业化生产方面的惰报雷息.本刊可供各相关领域的官产,学,研等方面的领导,企业家,科技人员,院校师生和广大技术工人参阅,收藏;敬请海内外专家,学者和工程技术人员为本刊撰稿.《高科挂讦谁与应用》经国家科技部拙准,国内外公开发行,国际标准刊号ISSN1007?9815.国内统一刊号CN11—3926EFQ,广告许可证京朝工商广字第0193 号,六16开本,全年订价60元(含邮资).欢迎读者通过邮局直接汇款至本刊编辑部订阅,诚邈国内外客商在本刊刊载广告.编辑部地址:浙江富阳巨利路25号邮编:311400电话:(0571)6337323663382369传瞧:63372466电子信箱:**********.zj.CI3。
碳化硅纤维简介
碳化硅纤维结构从形态上分有晶须和连续纤维两种。
晶须是一种单晶，碳化硅晶须的直径一般为0.1～2um，长度为20～300um，外观是粉末状。
连续纤维是碳化硅包覆在钨丝或碳纤维等芯丝上而形成的连续丝或纺丝和热解而得到纯碳化硅长丝。
制备碳化硅长丝的制造过程是将聚硅烷在400℃以上，发生热转位反应，使侧链上的甲基以亚甲基的形式，导入主链的硅-硅间，形成聚碳硅烷,然后通过干法纺丝或熔体纺丝制成纤维。
为防止纤维在碳化过程中发生熔融粘接，须先在较低温度下作不熔化处理。
不熔化纤维在真空或惰性气体中加热至1200～1500℃，侧链的甲基与氢同时脱出后只留下硅-碳的骨架成分，并形成β-碳化硅结构的纤维。
最后进行上浆处理及集束卷绕。
上浆剂的种类视最终用途而定，用于增强塑料时上浆剂可选用环氧树脂，增强金属及陶瓷时则要求进一步在较低温度下将上浆剂热分解掉。
由—碳化硅细晶粒组成的连续纤维，可用气相沉积或纺丝烧结法制造。
性能碳化硅纤维的最高使用温度达1200℃，其耐热性和耐氧化性均优于碳纤维，强度达1960～4410MPa，在最高使用温度下强度保持率在80%以上，模量为176.4～294GPa，耐辐照和吸波性能，具有良好的高温性能、高强度、高模量和化学稳定性。
应用及发展趋势碳化硅纤维主要用作耐高温材料和增强材料，耐高温材料包括热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等。
用做增强材料时，常与碳纤维或玻璃纤维合用，以增强金属（如铝）和陶瓷为主，如做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、着陆齿轮箱和机身结构材料等，还可用做体育用品，其短切纤维则可用做高温炉材等。
碳化硅纤维复合材料较多应用于国防军工，主要包括：航空、航天等高技术领域，像先进战斗机、空天飞机、航空发动机、战术导弹和电子组件等，达到减重、提高工作温度、热膨胀系数匹配和提高热导率等目的。
就碳化硅纤维来说，今后的发展趋势，主要是从合成方法上简化工艺流程，制取加工性能优越的先驱体，改进工艺，降低成本，提高性能，开发用途。
碳化硅纤维和氧化铝纤维
碳化硅纤维（Silicon Carbide Fibers）和氧化铝纤维（Alumina Fibers）都是属于陶瓷纤维的一种，它们具有高熔点、高强度、高模量等特点，常用于高温环境下的结构材料和耐火材料。
1. 碳化硅纤维：
化学组成：以有机硅化合物为原料，经高温碳化或气相沉积制得，具有碳化硅结构。
特点：具有极高的强度和模量，耐高温，耐腐蚀，抗辐射，抗冲刷及溅射。
应用：广泛应用于航空航天、体育用品、土木建筑、新能源、军工、航天等领域。
2. 氧化铝纤维：
化学组成：以氧化铝为主要成分，通过熔融纺丝或气相沉积等方法制得。
特点：具有高熔点、高强度、高模量和良好的热稳定性，可用于耐火材料和结构材料。
应用：主要应用于高温环境下的结构增强材料，如在航空航天、汽车、能源等领域。
两者的主要区别在于化学成分和制备方法，这决定了它们在不同应用领域中的性能表现。
在选择使用哪种纤维时，需要根据具体的应用环境和性能要求来进行评估。
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读书笔记——SiC纤维
通过查找有关资料文献，对作为增强材料的SiC纤维有了一定的了解。
在读书笔记中，介绍了SiC纤维材料的特性、SiC纤维的制备方法、SiC纤维的应用以及国内研究现状。
重点关注了制备方法中的先驱体转换法（PIP）以及SiC纤维在增强陶瓷材料方面的应用。
1．SiC纤维材料特性：
1)比强度和比模量高。
碳化硅复合材料包含35％～50％的碳化硅纤维，因此有较高的比强度和比模量，通常比强度提高1～4倍，比模量提高1～3倍。
2)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。
3)尺寸稳定性好。
碳化硅纤维的热膨胀系数比金属小，仅为(2．3～4．3)×10-6/℃，碳化硅增强金属基复合材料具有很小的热膨胀系数，因此也具有很好的尺寸稳定性能。
4)不吸潮、不老化，使用可靠。
碳化硅纤维和金属基体性能稳定，不存在吸潮、老化、分解等问题，保证了使用和可靠性。
5)优良的抗疲劳和抗蠕变性。
碳化硅纤维增强复合材料有较好的界面结构，可有效地阻止裂纹扩散，从而使其具有优良的抗疲劳和抗蠕变性能。
6)较好的导热和导电性。
碳化硅增强金属基复合材料保持了金属材料良好的导热和导电性，可避免静电和减少温差。
此外，它还具有热变形系数小、光学性能好、各向同性、无毒、能够实现复杂形状的近净尺寸成型等优点，因而成为空间反射镜的首选材料。
2．SiC纤维制备方法
2.1化学气相沉积法
化学气相沉积法（CVD）即在连续的钨丝或者碳丝芯材上沉积碳化硅。
通常在管式反应器中用水银电极直接采用直流电或射频加热，把基体芯材加热到1200 ℃以上，通入氯硅烷和氢气的混合气体，经过反应裂解为碳化硅，并且沉积在钨丝或者碳丝表面。
目前有美国达信系统公司、法国国营火药炸弹公司、英
国石油公司和我国中科院金属所在开展此项工作。
2.2先驱体转换法
先驱体转换法（PIP）是以有机聚合物为先驱体，利用其可溶、可熔等特性成型后，经过高温热分解处理，使之从有机化合物转变为无机陶瓷材料的方法。
用该方法制备碳化硅纤维可分为聚碳硅烷合成、熔融纺丝、不熔化处理、高温烧成四大工序，即首先由二甲基二氯硅烷脱氯聚合为聚二甲基硅烷(PDMS)，再经过高温(450～500 ℃)热分解、重排、缩聚转化为聚碳硅烷(PCS)；PCS在多孔纺丝机上熔纺成500根一束的连续PCS纤维．再经过空气中约200 ℃的氧化或电子束照射得到不熔化PCS纤维；最后在高纯氮气保护下l 000 ℃以上高温处理便得到SiC纤维。
该方法与化学气相沉积法(CVD法)制备的连续SiC纤维相比，具有适合工业化、生产效率高、成本较低的优点．且所制得的SiC纤维直径细。
可编织性好、可成型复杂构件、可改变制备条件获得不同用途的纤维．纤维性能及成本均有进一步改善的前景。
目前，通过先驱体法制备的连续SiC纤维——Nicalon、Tyranno已经商品化。
在树脂基、金属基与陶瓷基复合材料方面已经开展了大量的应用研究。
但其很难满足航空发动机、航天飞行器等对材料提出的更高性能要求。
因此，高性能SiC纤维向低氧含量、近化学计量比方向发展，以适应耐高温性能不断提高的要求。
未来CMC的耐温性对SiC纤维的使用温度提出了更高的要求，提高SiC纤维的使用温度的关键在于抑制高温下SiC晶粒长大和晶相转变，降低SiC纤维中O 的含量。
抑制高温下SiC晶粒长大的有效方法是调整聚碳硅烷先驱体的Si/C比
例，控制SiC纤维中Si，C元素含量，据报道SiC纤维的最佳化学计量式为Si
1C 1.1
纤维中存在少量的剩余C，由于处于晶界的C能阻碍晶界的移动，从而有利于抑制晶粒长大，提高纤维的耐温性。
另外，要提高纤维的高温热化学稳定性，必须设法降低纤维中O的含量，减少高温下小分子物质的产生，解决这一问题的方法有3种：一是避开空气不熔化处理过程，在制备全过程中尽量减少O的引入；二是加入烧结助剂，高温烧结除去Si—C一O纤维中的O并使纤维致密化；三是不经不熔化处理过程而直接制得SiC纤维。
2.3活性炭纤维转化法
活性炭纤维转化法原理比较简单：利用气态的SiO与多孔活性炭反应便转化
生成了SiC。
该法制备SiC纤维成本低、过程简单。
活性炭纤维转化法制备SiC 纤维包括三大工序：①活性炭纤维制备；②在一定真空度的条件下，在1200 ℃—1300 ℃的温度下，活性碳纤维与SiO
2
发生反应而转化为SiC纤维；③在氮气气氛下进行热处理(1600℃)。
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Al
2O
3
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℃。
3．SiC纤维的用途
碳化硅纤维由于自身的优异性能可用作高温耐热材料，树脂、金属、陶瓷基复合材料的增强材料等。
3.1用作高温耐热材料
碳化硅纤维可用作耐高温传送带、金属熔体过滤材料、高温烟尘过滤器、汽车尾气收尘过滤器等。
例如，日本东京都采用碳化硅纤维毡过滤器用于柴油汽车排放烟尘收集装置(DPF )。
据说，随着环保事业的强化，防止公害条例的制定，需求碳化硅纤维量将要增加。
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。
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。
3.3用作金属基复合材料
碳化硅纤维可与金属铝等复合，具有轻质、耐热、高强度、耐疲劳等优点，可用作飞机、汽车、机械等部件及体育运动器材等。
3.4用作陶瓷基复合材料
采用、碳化硅纤维增强陶瓷(CMC)，因为它比超耐热合金的质量轻，具有高温耐热性，并显著地改善了陶瓷固有的脆性，所以CMC可用作宇宙火箭、航空喷气式发动机等耐热部件以及高温耐腐蚀化学反应釜材料等。
高耐温性连续SiC纤维要在航空发动机、先进航天器等领域得到应用，必须
做好连续SiC纤维增强陶瓷基复合材料的研究。
先进复合材料技术是发展航空、航天高技术和新一代武器系统的物质基础；是决定导弹武器系统的性能与水平的重要因素；是保证和提高导弹武器系统生存能力的关键；是航天高技术的重要组成部分。
SiC陶瓷具有良好的高温力学性能和抗氧化能力，但由于其分子结构的键合特点，缺乏塑性变形能力，表现为脆性，严重影响了其作为结构材料的应用。
通过连续SiC纤维增强的SiC陶瓷基复合材料，在断裂过程中通过裂纹偏转、纤维断裂和纤维拔出等机理吸收能量、阻止裂纹扩展，在增大材料的强度和韧度同时，又保持了SiC陶瓷优异的高温性能，是获得高性能高温结构陶瓷的有效手段。
SiC/SiC复合材料具有类似金属的断裂行为，对裂纹不敏感，不会发生灾难性破坏。
其具有耐高温和低密度等特性，使其成为发展先进航空发动机、火箭发动机和飞行器防热结构的理想材料。
SiC/SiC具有高比强、高比模、耐高温、抗烧蚀、抗氧化和低密度等特点。
其密度为2.0—2.5g/cm3，仅是高温合金和铝合金的l/3—1/4,钨合金的l/9一l/l0。
因此将其应用于航空发动机的热端部件,可有效降低其结构质量和提高燃烧室工作温度,是提高航空发动机的推重比和发展新一代高性能航空发动机的关键材料。
4．国内研究现状
国内国防科技大学航天与材料工程学院是最早开展先驱体转化法制备SiC 纤维、含钛SiC纤维的研究，经过20余年从实验室制得短纤维到制备连续纤维再到进行工业化前期开发。
目前已建成了年产500 Kg的SiC纤维中试生产线。
制得了具有较好力学性能的连续SiC纤维及含钛SiC纤维。
其性能水平为连续长度〉300 m；抗张强度2.5—3.0 GPa；抗张模量180一200 GPa；纤维直径14—16μm丝束根数400一800根/束。
同时开展了大量的基础研究，在实验室制备了含硼、铝、铁、镍的SiC纤维，并在聚碳硅烷的合成、聚碳硅烷的熔融纺丝、不熔化处理与高温烧成等各个环节有不少的创新与改进。
但其高温性能仍然不能满足航空发动机、航天飞行器等对材料提出的新要求。
在其最新的研究中通过在先驱体合成中引入Al，制得了Si—Al—C一(O)连续纤维；通过化学气相交联、两步烧成工艺制得了低氧含量连续SiC纤维，大大提高了纤维的高温性能，有望在耐高温陶瓷基复合材料上得到应用。
厦门大学01近年来也开展了先驱体法制备连续SiC纤维的研究．其工艺路
线包括：以聚碳硅烷为先驱体，经熔融纺丝，电子束辐射交联方式制得低氧含量的交联纤维。
再经过高温烧成制得低氧含量、高耐温连续SiC纤维。
据报道，他们已取得实验室SiC纤维的制备技术，并通过电子束辐射方式实现了SiC原丝纤维的非氧气氛交联。