碳化硅纖維

發布于2023-09-25 15:05:37 點擊：0

碳化硅纖維（SiC 纖維）是繼碳纖維之后發展的又一種新型高性能纖維，屬國家戰略性新興材料。當前，采用碳化硅纖維制造的陶瓷基復合材料在航空發動機領域的應用價值非常顯著，西方發達國家已成功應用此類產品改良航空發動機多個部件，提升了航空發動機的效率。隨著碳化硅纖維性能進一步改善，生產工藝逐步優化，未來該材料有望在更多航空發動機部件上應用，并有望擴展至其他高價值民用領域，潛在市場空間廣闊。

3.2.1 概述及應用方向

SiC 纖維是一種以有機硅化合物為原料，經紡絲、碳化或氣相沉積而制得的具有β-碳化硅結構的無機纖維，屬于陶瓷纖維一類。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。目前，碳化硅纖維的潛在應用包括耐熱材料、耐腐蝕材料、纖維增強金屬、裝甲陶瓷、增強材料等方向，在航空航天、軍工裝備、民用航空器等領域有較高使用價值。

SiC 纖維的一個主要用途是制作 SiC 復合陶瓷基材料（CMC 材料）。這種材料是在 SiC 陶瓷基體的基礎上，將 SiC 纖維作為增強材料引入基體中制作而成的，是一種尖端復合材料。CMC 材料是高溫合金的替代品，相比于高溫合金具有更強的耐熱性、抗氧化性，同時具有更低的密度。在航空發動機領域，應用 CMC 材料可以進一步提高渦輪進氣溫度，進而提升發動機效率。同時，CMC 材料降低了結構密度，實現了輕量化，提升了航空器的推重比。因此，SiC 復合陶瓷基材料被認為是臨近空間飛行器、可重復使用航天器的熱結構部件的理想材料，其研發和應用得到了主流機構與航空發動機制造商的高度重視。

目前，西方發達國家生產商已將 CMC 材料應用于多個航空發動機熱端部件，主要包括發動機尾噴口、渦輪靜子葉片、噴管調節片、燃燒室火焰筒等部位。但是，由于 CMC 材料具有脆性易斷、加工性弱的缺點，其在渦輪轉子、高壓渦輪領域的運用仍在探索中。

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碳化硅纖維

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