国内外碳化硅纤维发展现状.docx

国内外碳化硅纤维发展现状碳化硅(SiC)纤维具有抗氧化、耐化学腐蚀、耐高温、高比强度、高比模量等优异性能，是继碳纤维后发展的又一种新型高性能纤维，在航空航天、国防军工等领域有极高的应用价值，属于国家战略性新兴材料。SiC纤维自上市迄今已有30多年，目前领先的生产商集中在口本和美国。其中，日本碳素公司(NiPPOnCarbon)的产能达120t/a»UBE工业株式会社在含钛SiC纤维(Tyranno)方面居世界领先水平。后者有标准型(非品质和高温型(多品质)品类，高温型产品可耐1800C,导热系数是标准型的20倍。TyrannoSA3是经Ar+离子束照射，使表面结晶微细化，拉伸强度由照射前的2.8GPa提高至3.1GPao日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)发布的20152019年计划提出生产成本较低、特性稔定、生产效率高的高性能(1400CX4h处理后纤维强度卜.降不超过20%)SiC纤维。荚国航空航天局(NASA)的无氧SiC纤维迄今无人可敌，最高耐热温度高达1800-2000V,其掺硼的SiC纤维“Sy1.ramic”强度高达3GPa；笑国特种材料公司生产的SiC纤维直径142um,拉伸强度和模量各为3900-5900MPa和380415GPa；韩国SKSi1.tronCSS将投入3亿日元增加在美国密执安州的SiC制品产能，并在该厂附近兴建新工厂。在SiC纤维增强复合材料（CMC）方面，CMC的豆合方法有反应熔融浸渗法（RMI）、化学气相浸渗法（CV）、聚合物浸渍热解法（PIP）和热压烧结法（HPS）。第3代SiC纤维的表面涂有氮化硼（BN）涂层，BN中含异种元素，可控制纳米组织，从而使复合材料的耐热性、强度和蠕变特性均获改进，适用于航空发动机的高压和低压透平、燃烧器衬里、火箭发动机燃烧器及喷嘴、发电厂气体透平、高档汽车刹车片用CMC等。NEDO进行/SiC纤维预成型体的开发，纤维体积分数在30%以上，同时开发了新型复合材料和快速成型加工技术及CMC部件，实现1400°C级CMC生产技术的开发。我国也有国防科技大学等高校、科研院所和苏州赛力菲等企业研发和小批量生产SiC纤维。福建立亚新材有限公司是2015年成立的后起之秀，总投资10亿元，生产第2代SiC纤维（10ta）,第3代为吨级规模，同时生产小批量氮化硅（SiN）纤维。后者具有高强高模、耐高温氧化、耐腐蚀、耐磨、电磁波反射率低、透过率高、在1400C下可长期稳定工作等优异性能，是制备高速飞行器天线罩的首选材料。国防科技大学研究以SiC纤维为原料，通过真空退火制得连续石墨烯纤维（GFS）和石照烯/SiC纤维。这种连续石墨烯密度1.63gcm3,电导率53900Sm.拉伸强度和模量各为0.22GPa和23GPa,电磁干扰屏蔽效率62.8dB0石溺烯/SiC纤维丝束柔韧性好，在样品厚度为2.1Inn1.时可实现一54.86dB的最小反射损耗(R1.)值，当样品厚度为1.4mm时，纤维的有效吸收宽度可达4.4GHzo宁波材料所杭州湾研究院发明了含硼碳化硅纤维(B-SiC纤维)，原料为有机硅聚合物，力学性能比SiC纤维高，并附加特殊功能。中国航发北京航空材料研究院研制的SiC增强陶瓷基抗烧蚀及合材料，是将SiC与ZrSi2、ZrB,或ZrC等功能粉体的料浆制成单向带预浸料后，热压成型制备预制体，再碳化、熔渗制得陶瓷基夏合材料。其中引入错化物后，在高温氧化时能生成Sid和ZNh而起协同作用，能有效阻止氧化介质进入复合材料内部从而提高抗烧蚀和抗氧化性能。