特种纤维介绍.ppt

1、,-碳化硅纤维,特种纤维,纺织N101班 董佳杰,碳化硅纤维,1、 概述 碳化硅(SiC)纤维隶属于陶瓷纤维； 分类: 按形态： 连续纤维、短切纤维和晶须； 按结构： 单晶、多晶纤维； 按集束状态： 单丝、束丝纤维。,2、碳化硅纤维的种类: (1)CVD碳化硅纤维: 采用化学气相沉积法制造，其特点为单丝、 连续、有芯、多晶态。 (2)Nicalon碳化硅纤维 用先驱体转化法制造，其特点为连续、多晶、束丝纤维 (3)碳化硅晶须 用气/液/固法或稻壳焦化法制造，其特点为具有一定长径比的单晶纤维,碳化硅纤维,碳化硅晶须,碳化硅纤维,主要步骤： 稳定化处理(也称不熔化处理或预氧化处理)。防止先驱丝在后

2、来的高温处理中熔融或粘连。 碳化热处理。除先驱丝中非碳元素。 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、碳纤维制造,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 具有高比强度、高比模量、高温抗氧化性、优异的耐烧蚀性、耐热冲击性等。 碳化硅纤维增强聚合物基复合材料，可以吸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 主要原料：硅烷、氢气 沉积方式：在、W芯丝进行

3、沉积反应 性能影响：先驱气体成分、供丝速度和沉积温度。,C or W,二、碳化硅纤维的制备1、化学气相沉积法(CVD),（2）性能特点 （a）钨芯碳化硅纤维 热稳定性350，适宜于高温使用； 沉积期间(927左右)， SiC与W之间发生化学 反应生 WC和W-Si化合物，增加了纤维本身的界面复杂性； 钨芯的密度大，导致纤维密度大。,（b）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1093下经历100h，其抗拉强度仍高于1.4GPa。 （3）纤维主要缺点 柔曲性差，工艺复杂，成本高； 纤

4、维表面有残余应力，易损伤。,2、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、不熔化处理和高温烧成。 (a)制备聚碳硅烷(PCS) 合成PCS的原料：二甲基二氯硅烷 Yajima 提出 Mark I、Mark 等工艺路线。 (b)制备聚碳硅烷(PCS)先驱丝 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PCS先驱丝呈乳白色，均匀而纤细。,(c) 不熔化处理 (预氧化处理、稳定化处理) 利用加热或高能粒子辐照PCS先驱丝，使其表面生成不熔不溶的网状交联含氧聚碳硅烷。 除此之外，还有其他处理方法有多种：氧化气氛或非氧化气氛、常温或190、化学气相不熔化法、高分子量PCS干纺法、粉末法和烧结助剂法等。 (d) SiC纤维的烧成 将不熔化处理后的PCS先驱丝在惰性气氛或真空中高温烧成，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,三、 碳化硅纤维的应用与发展前景 (1)CVD法碳化硅纤维的应用 CVD法碳化硅纤维适用于聚合物基、金属基和陶瓷基复合材料的制备。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