【環(huán)氧板】具有獨特的優(yōu)良特性

環(huán)氧板具有獨特的優(yōu)良特性,因而在航空航天和核能等領(lǐng)城有著廣泛的應(yīng)用。陶瓷纖維主要有硅系陶瓷纖維、氧化物陶瓷纖維及硼系陶瓷纖維。硅系陶瓷纖維主要包括SiC和S,N,纖維，常用的氧化物陶瓷纖維為AlO3纖維，而硼系纖維主要為B纖維和BN纖維。

SiC纖維是以碳和硅為主要成分的一種陶瓷纖維。這種纖維具有高比強、高比模、抗高溫氧化和耐燒蝕等性能，由其制備的復(fù)合材料在航空、航天、汽車等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。除陶瓷纖維通用的優(yōu)點外,SiC纖維還具有優(yōu)異的抗輻照性能。碳化硅纖維增韌碳化硅陶瓷(SiC/SiC)復(fù)合材料已成為最新-代的核反應(yīng)堆包殼材料。

商業(yè)化sic纖維的生產(chǎn)方法主要有先驅(qū)體法和化學(xué)氣相沉積法。先驅(qū)體法是利用有機硅聚合物聚碳硅烷(PCS)作為先驅(qū)體紡絲,再經(jīng)過低溫交聯(lián)處理和高溫裂解轉(zhuǎn)化為Sic陶毫纖維。該方法首先由日本學(xué)者矢島(ijima)在1975 年提出，并最先由日本碳公司進行了商業(yè)化生產(chǎn)。該公司商業(yè)化生產(chǎn)的siC纖維已發(fā)展了三代，其牌號和主要性能。【環(huán)氧板】

用先驅(qū)體法制備的SiC纖維表面光滑，且截面更接近于圓形,其形貌如圖6- 10所示。在化學(xué)成分上，先驅(qū)體制備的SiC纖維一般是富C的,且含有O,因而其密度低于SiC的理論密度。SiC纖維在發(fā)展的過程中主要是降低了纖維中的氧含量,這是因為O在1 300 C以上會與C或Si反應(yīng),生成CO和SiO,從而降低SiC的耐高溫性能。第一-代SiC纖維的耐溫性約為1 100 C;而通過逐步降低氧含量,第二代SiC纖維的耐溫性約為1 300 °C ;第三代SiC纖維處于1 800 C氬氣氣氛中12 h,其強度保持率仍可達66%。

除日本碳公司外，日本宇部興產(chǎn)公司也是用先驅(qū)體制造siC纖維的主要廠家。國內(nèi)的國防科技大學(xué)和廈門大學(xué)是較早研究SiC纖維的單位，目前已取得可喜進展,但在生產(chǎn)能力和產(chǎn)品性能方面與世界先進水平還有相當(dāng)大的差距。

用化學(xué)氣相沉積(CVD)法制備的SiC纖維是-一種復(fù)合纖維。其主要工藝過程是以芯體為載體，有機硅化合物(CH3 SiCl3,CH3 SiHCl2,(CHp)2 SiCl2或Si(CH3)等)在一-定溫度和壓力下，通過氫氣氣流稀釋，在芯絲表面反應(yīng)，裂解為SiC 陶瓷并沉積在芯絲表面。目前用CVD法制造的商業(yè)化SiC纖維的芯體有鎢芯和碳芯。前者由Gareis等于1961年首先發(fā)明，后者由美國AVCO公司發(fā)明并商業(yè)化。鎢芯SiC纖維的特點是在350。C以上具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性,適用于高溫使用;沉積時,SIC和w發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，增加了纖維自身的界面復(fù)雜性;由于W的密度較大導(dǎo)致纖維密度較大。碳芯SiC纖維的特點是制造成本低且密度較小;沉積過程中,SiC和C沒有有害反應(yīng);在高溫時不存在金屬蠕變,性能更穩(wěn)定。用CVD法生產(chǎn)的SiC纖維的典型性能。【環(huán)氧板】

由于存在芯體,用CVD法制造的SiC纖維的直徑較大，為100~150 pum。從SiC纖維的截面來看，其中心為碳纖維或鎢絲，向外依次是熱解石墨,SiC 層及表層。SiC 層根據(jù)沉積區(qū)城的不同還可以繼續(xù)分層，而表層的設(shè)計是為了降低纖維的脆性。從表6- 12中還可以看出，與先驅(qū)體法生產(chǎn)的SiC纖維相比,用CVD法生產(chǎn)的siC纖維具有很高的拉伸強度和拉伸模量。此外,由于該方法不會引人O,因而具有突出的高溫性能和抗蠕變性能。圖6-11所示為W芯SiC纖維增強金屬鈦復(fù)合材料。纖維表面黑色的部分為一層碳涂層，這有利于纖維和基體更好地結(jié)合。

用CVD法生產(chǎn)SiC纖維的公司主要是美國的Textron公司特種材料部(原AVCO公司)和英國BP公司等。國內(nèi)對CVD法生產(chǎn)SIC纖維的研究起源于20世紀(jì)70年代，目前已具備一定的生產(chǎn)能力。由于SiC纖維具有耐高溫、耐腐蝕、射等性能，所以其成為了-種理想的耐熱和耐輻射材料,其制備的復(fù)合材料也在相關(guān)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。目前阻礙其進一步推廣應(yīng)用的主要問題是成本太高，降低成本是今后SiC纖維的發(fā)展方向之一。

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