碳化硅纤维吸波剂

日期：2018-12-25 10:42

碳化硅纤维

碳化硅纤维的突出优点是耐高温,是目前使用增强材料中工作温度最高的,用碳化硅纤维制备的先进复合材料(吸波材料)能长期在高温下工作。在先进复合材料中,碳化硅纤维增强复合材料不像碳纤维复合材料和芳纶纤维复合材料这样普及并为人们所熟悉,但碳化硅纤维增强复合材料具有卓越的高温性能,在高技术领域特别是航天航空领域有广泛的应用前景。

碳化硅纤维有两种制备路线,一种方法是前驱体转换法;另一种是化学气相沉积法。前驱体转换法由日本东北大学矢岛圣使教授发明。日本于1983年完成批量生产开发,并以 NICALON作为产品名称。1984年,日本宇部兴产公司以低分子硅烷化合物与钛化合物合成有机金属聚合物,采用特殊纺丝技术,制成性能更好的含钛碳化硅纤维,称为 TYRANNO.1990年初,美国DOWCORNING公司也开始生产。

化学气相沉积法是在连续的钨丝或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(钨丝或碳丝)加热到1200℃以上,通入氯硅烷和氢气的混合气体,经反应裂解为碳化硅,并沉积在钨丝或碳丝表面。采用这种工艺路线的有美国 TEXTRON SYSTEMS公司(泰克斯特郎系统公司)、法国SNPE公司、英国BP公司和中国科学院金属研究所石家庄新谋科技公司等。

碳化硅纤维是形式的多晶结构,其表面结构非常光滑, Nicalon纤维断面形状为圆形。siC纤维拉伸强度和拉伸模量高,密度低,耐热性好,可在1000~-1100℃空气中长期使用;与金属反应性小,浸润性好,在1000℃以下几乎不与金属发生反应:纤维具有半导体性且随组成不同,其电阻率在10-6-10-19·cm之间可调。以前驱体法制得的SiC纤维直径细,易编织成各种织物,耐腐蚀性能优异。尽管已工业化生产并以 NICALON和 TYRANNO为代表的SiC纤维具有上述一些特性,但其耐热性仍不能满足高温领域的应用要求。
研究表明,已生产的SiC纤维不是纯的SiC,是由Si、C、O和H元素以不同质量分数组成,并且是由微晶βSC晶粒构成,而氧的存在,导致SiC纤维在1300℃以上会释放CO和SiO等气体,以及SiC微晶长大,使纤维的力学性能降低。近些年来,广大科技工作者致力于降低纤维中的氧含量,并使其成为近似等化学组成的结构以提高SiC纤维的高温性能。已采用电子束辐照不熔化处理的超高相对分子质量干法纺丝以及添加元素如Ti、Zr、B等工艺,实现低氧含量SiC纤维的生产。

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