碳化硅纤维的应用与制备

碳化硅纤维（SiC 纤维）是继碳纤维之后发展的又一种新型高性能纤维，属国家战略性新兴材料。当前，采用碳化硅纤维制造的陶瓷基复合材料在航空发动机领域的应用价值非常显著，西方发达国家已成功应用此类产品改良航空发动机多个部件，提升了航空发动机的效率。

特性

碳化硅纤维具有高温耐氧化性、高硬度、高强度、高热稳定性、耐腐蚀性和密度小等优点，是最为理想的航空航天耐高温、增强和隐身材料之一。SiC纤维研制历经三代，国内SiC纤维技术达到国际水平，已经突破第二代、第三代SiC关键技术，但在工业化能力方面仍存在巨大的发展潜力。由碳化硅纤维制备的SiC/SiC复合材料在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。

应用

SiC 纤维的一个主要用途是制作SiC复合陶瓷基材料（CMC 材料）。这种材料是在SiC陶瓷基体的基础上，将SiC纤维作为增强材料引入基体中制作而成的，是一种尖端复合材料。CMC 材料是高温合金的替代品，相比于高温合金具有更强的耐热性、抗氧化性， 同时具有更低的密度。

目前，碳化硅纤维的潜在应用包括耐热材料、耐腐蚀材料、纤维增强金属、装甲陶瓷、增强材料等方向，随着碳化硅纤维性能进一步改善，生产工艺逐步优化，未来该材料有望在航空发动机部件上应用，并有望扩展至其他高价值民用领域，潜在市场空间广阔。

制备工艺

活性炭纤维转化法

活性炭纤维转化法主要包括三大工艺环节，首先是制备活性炭纤维，可以采用酚醛基、沥青基等有机纤维，经过200～400℃在空气中进行几十分钟至几小时的不熔化处理，随后进行碳化和活化处理制得活性炭纤维；然后，硅和二氧化硅在高温下反应生成气态的氧化硅，从而在一定真空度的条件下，控制温度在 1200 ～1300℃，使活性炭纤维与氧化硅发生化学反应，转化为碳化硅纤维；最后，控制温度在 1600℃左右，在惰性气体氮气的环境下进行热处理。

活性炭纤维转化法制备碳化硅纤维的过程

采用活性炭纤维转化法制备碳化硅纤维的优点主要在于成本低廉，生产的碳化硅纤维含氧量大幅降低，因而纤维的抗拉强度变大，可达1000MPa以上。与先驱体转化法和CVD法相比，该方法更适用于工业化生产碳化硅纤维。但是生产的纤维仍存在微孔，该项技术的研究重点在于如何在制备过程中减少微裂纹的产生。