特种纤维介绍资料

1、特种纤维介绍2 2、碳化硅纤维的碳化硅纤维的种类种类: : (1)CVD碳化硅纤维碳化硅纤维: 采用采用化学气相沉积法化学气相沉积法制造，其特点为单丝、制造，其特点为单丝、 连续、有连续、有芯、多晶态。芯、多晶态。 (2)Nicalon碳化硅纤维碳化硅纤维 用用先驱体转化法先驱体转化法制造，其特点为连续、多晶、束丝纤制造，其特点为连续、多晶、束丝纤维维(3)碳化硅晶须碳化硅晶须 用用气气/液液/固法固法或或稻壳焦化法稻壳焦化法制造，其特点为具有一定长制造，其特点为具有一定长径比的单晶纤维径比的单晶纤维碳化硅纤维碳化硅纤维碳化硅晶须碳化硅晶须碳化硅纤维主要步骤：主要步骤： 稳定化处理稳定化处理(

2、也称不熔化处理或预氧化处理)。防止先驱丝在后来的高温处理中熔融或粘连。 碳化热处理碳化热处理。除先驱丝中非碳元素。 石墨化热处理石墨化热处理。高温加热，使碳变成石墨结构，以改善在第步骤中所获得的碳纤维的性能。3 3、碳纤维制造、碳纤维制造 主要方法：主要方法： （1）聚丙烯腈先驱丝碳(石墨)纤维 （2）纤维素先驱丝碳(石墨)纤维 （3）沥青基碳(石墨)纤维4、性能及应用、性能及应用 具有具有高比强度、高比模量、高温抗氧化性、优高比强度、高比模量、高温抗氧化性、优异的耐烧蚀性、耐热冲击性异的耐烧蚀性、耐热冲击性等。等。 碳化硅纤维增强聚合物基复合材料，可以吸碳化硅纤维增强聚合物基复合材料，可以吸

3、收或透过部分雷达波；作为雷达天线罩、火箭、收或透过部分雷达波；作为雷达天线罩、火箭、导弹和飞机等飞行器部件的隐身结构材料，和航导弹和飞机等飞行器部件的隐身结构材料，和航空、航天、汽车工业的结构材料与耐热材料。空、航天、汽车工业的结构材料与耐热材料。硅烷、氢气/ T（1）制备工艺）制备工艺 主要原料：主要原料：硅烷、氢气硅烷、氢气 沉积方式：在沉积方式：在、W芯丝进行沉积反应芯丝进行沉积反应 性能影响：先驱性能影响：先驱气体成分气体成分、供丝速度供丝速度和沉积温度。和沉积温度。 C or W二、碳化硅纤维的制备二、碳化硅纤维的制备1、化学气相沉积法、化学气相沉积法(CVD)(CVD)（2）性能特

4、点）性能特点（a）钨芯碳化硅纤维）钨芯碳化硅纤维 热稳定性热稳定性350，适宜于高温使用；，适宜于高温使用； 沉积期间沉积期间(927左右左右)， SiC与与W之间发生化学之间发生化学 反应生反应生 WC和和W-Si化合物，增加了纤维本身的化合物，增加了纤维本身的界面复杂性界面复杂性； 钨芯的密度大，导致纤维密度大。钨芯的密度大，导致纤维密度大。（b）碳芯碳化硅纤维）碳芯碳化硅纤维 高温下比钨芯碳化硅纤维更为稳定； 制造成本较低、密度小； 气相沉积过程中，C与SiC间无高温有害反应； 增强的高温超合金和降瓷材料，在增强的高温超合金和降瓷材料，在1093下经历下经历100h，其抗拉强度仍高于，其

5、抗拉强度仍高于1.4GPa。（3 3）纤维主要缺点）纤维主要缺点 柔曲性差，工艺复杂，成本高；柔曲性差，工艺复杂，成本高； 纤维表面有残余应力，易损伤。纤维表面有残余应力，易损伤。2 2、聚合物转化碳化硅纤维的制备、聚合物转化碳化硅纤维的制备 主要包括四个阶段：制备聚碳硅烷、熔融纺丝、不熔化主要包括四个阶段：制备聚碳硅烷、熔融纺丝、不熔化处理和高温烧成。处理和高温烧成。(a)制备聚碳硅烷制备聚碳硅烷(PCS) 合成合成PCS的原料：二甲基二氯硅烷的原料：二甲基二氯硅烷 Yajima 提出提出 Mark I、Mark 等工艺路线。等工艺路线。(b)制备聚碳硅烷制备聚碳硅烷(PCS)先驱丝先驱丝

6、采用熔融纺丝技术，溶液纺丝可在室温下进行，纺丝后采用熔融纺丝技术，溶液纺丝可在室温下进行，纺丝后所获得的所获得的PCS先驱丝呈乳白色，均匀而纤细。先驱丝呈乳白色，均匀而纤细。(c) 不熔化处理不熔化处理 (预氧化处理、稳定化处理预氧化处理、稳定化处理) 利用加热或高能粒子辐照利用加热或高能粒子辐照PCS先驱丝先驱丝，使其表面生成，使其表面生成不熔不溶的网状交联不熔不溶的网状交联含氧聚碳硅烷含氧聚碳硅烷。 除此之外，还有其他处理方法有多种：氧化气氛或非除此之外，还有其他处理方法有多种：氧化气氛或非氧化气氛、常温或氧化气氛、常温或190、化学气相不熔化法、高分子量、化学气相不熔化法、高分子量PCS

7、干纺法、粉末法和烧结助剂法等。干纺法、粉末法和烧结助剂法等。(d) SiC纤维的烧成纤维的烧成 将不熔化处理后的将不熔化处理后的PCS先驱丝在先驱丝在惰性气氛或真空中惰性气氛或真空中高高温烧成，使有机聚碳硅烷转化为无机碳化硅。温烧成，使有机聚碳硅烷转化为无机碳化硅。2、聚合物转化碳化硅纤维的制备、聚合物转化碳化硅纤维的制备三、三、 碳化硅纤维的应用与发展前景碳化硅纤维的应用与发展前景(1)CVD法碳化硅纤维的应用法碳化硅纤维的应用 CVD法碳化硅纤维适用于法碳化硅纤维适用于聚合物基、金属基和陶聚合物基、金属基和陶瓷基瓷基复合材料的制备。如，碳化硅增强钛基复合材料的复合材料的制备。如，碳化硅增强钛基复合材料的制品已进入实用化研制阶段。制品已进入实用化研制阶段。(2) 聚合物转化法碳化硅纤维的应用聚合物转化法碳化硅纤维的应用 纤维耐热性、抗氧化性和力学性能优异，可作为纤维耐热性、抗氧化性和力学性能优异，可作为聚聚