碳化硅纖維是什么材料？碳化硅纖維是一種以碳和硅為主要成分的高性能陶瓷材料，從形態上分為晶須和連續碳化硅纖維，具有高溫耐氧化性、高硬度、高強度、高熱穩定性、耐腐蝕性和密度小等優點。與碳纖維相比，在極端條件下，碳化硅纖維能夠保持良好的性能。

碳化硅纖維的結構特點與性能

自20世紀80年代SiC纖維問世以來，SiC纖維已有三次明顯的產品迭代，其耐熱性與強度都得到了明顯增強。目前，第三代碳化硅纖維的最高耐熱溫度達1800-1900℃，耐熱性和耐氧化性均優于碳纖維。

材料強度方面，第三代碳化硅纖維拉伸強度達2.5～4GPa，拉伸模量達290～400GPa，在最高使用溫度下強度保持率在80%以上。

碳化硅長絲的制造過程是將聚硅烷在400℃以上,發生熱轉位反應，使側鏈上的甲基以亞甲基的形式，導入主鏈的硅-硅間，形成聚碳硅烷,然后通過干法紡絲或熔體紡絲制成纖維。

為防止纖維在碳化過程中發生熔融粘接，須先在較低溫度下作不熔化處理。不熔化纖維在真空或惰性氣體中加熱至1200～1500℃，側鏈的甲基與氫同時脫出后只留下硅-碳的骨架成分，并形成β-碳化硅結構的纖維。最后進行上漿處理及集束卷繞。上漿劑的種類視最終用途而定，用于增強塑料時上漿劑可選用環氧樹脂，增強金屬及陶瓷時則要求進一步在較低溫度下將上漿劑熱分解掉。由碳化硅細晶粒組成的連續纖維，可用氣相沉積或紡絲燒結法制造。

碳化硅纖維用途

碳化硅纖維用途十分廣泛，主要用作耐高溫材料和增強材料。耐高溫材料包括熱屏蔽材料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等；用做增強材料時，常與碳纖維或玻璃纖維合用，以增強金屬（如鋁）和陶瓷為主，如做成噴氣式飛機的剎車片、發動機葉片、著陸齒輪箱和機身結構材料等，還可用做體育用品，其短切纖維則可用做高溫爐材等。

SiC纖維的一個主要用途是制作SiC復合陶瓷基材料（CMC材料）。

這種材料是在SiC陶瓷基體的基礎上，將SiC纖維作為增強材料引入基體中制作而成的，是一種尖端復合材料。

CMC材料是高溫合金的替代品，相比于高溫合金具有更強的耐熱性、抗氧化性，同時具有更低的密度。

在航空發動機領域，應用CMC材料可以進一步提高渦輪進氣溫度，進而提升發動機效率。

同時，CMC材料降低了結構密度，實現了輕量化，提升了航空器的推重比。

因此，SiC復合陶瓷基材料被認為是臨近空間飛行器、可重復使用航天器的熱結構部件的理想材料，其研發和應用得到了主流機構與航空發動機制造商的高度重視。

碳化硅纖維的應用

SiC纖維具有高強度、高模量、耐高溫、抗氧化、抗蠕變、耐腐蝕、與陶瓷基體相容性好等一系列優異性能，是一種非常理想的增強纖維，在航空、航天、兵器、船舶和核工業等一些高技術領域具有廣泛的應用前景，是發展高技術武器裝備以及航空航天事業的戰略原材料。

由連續SiC纖維增強的SiC陶瓷基復合材料（SiCf/SiC）強度高、密度低、使用溫度高，在高推重比發動機上的應用具有顯著的減重效果，是替代現有超高溫耐熱合金的理想選擇。

SiCf/SiC復合材料在航空航天發動機的耐熱部件、高超音速運輸推進系統、原子核反應堆材料等領域具有廣闊的應用前景。日本、美國等發達國家針對高性能連續SiC纖維開展了大量的基礎和應用研究，并已實現了連續SiC纖維的工業化生產。由于連續SiC纖維在軍事領域的重要應用前景及其在航空、航天等高技術領域的戰略地位，長期以來，西方發達國家對該產品實行壟斷政策，并對我國進行嚴密的產品和技術封鎖。

審核編輯 ：李倩