碳化硅纖維的生產方法和性能

1.碳化硅纖維的生產方法
它是由碳原子和硅原子用共價鍵結合的無機高聚物纖維，其目前主要的生產方法有三種。
（１）前驅體法：以二氯二甲基硅烷為原料，在金屬鈉作用下脫氯并縮聚生成二甲基硅烷，再在４００℃以上環境中熱分解，生成聚碳硅烷，采用２５０～３５０℃熔融紡絲形成纖維，并在１６０～２５０℃左右進行不熔性處理，最后在惰性氣體中于１０００～１５００℃裂解燒結，制成碳化硅長絲纖維。
（２）化學氣相沉積法：用氯硅烷和氮氣的混合氣體在高溫１２００℃分解成碳化硅ＳｉＣ，并沉積在已紡成的碳或鎢絲纖維表面，形成碳或碳化硅復合長絲纖維。
. x$ ^- x) L0 H（３）超微粉末燒結法：將α－ＳｉＣ或β－ＳｉＣ微粒分散到聚合物黏合劑中，用擠壓法紡絲后，再在高溫下，通過溶劑蒸發、煅燒、預燒結和燒結，最后形成碳化硅纖維。
（４）碳纖維轉化法：活性碳纖維在真空高溫１２００～１３００℃條件下與ＳｉＯ２反應生成ＳｉＣ，再在高溫１６００℃氮氣條件下熱處理制得。
純碳化硅纖維密度為２．５５～２．８０ｇ／ｃｍ３，長絲單纖維直徑為１２～１４μｍ，絲束有２５０～５００根單纖維，拉伸斷裂比強度為３．０ＧＰａ，拉伸比模量為２２０ＧＰａ，拉伸斷裂伸長率為１．４％ ～１．６％?；瘜W氣相沉積法生產的復合碳化硅纖維，直徑一般為１００～１４０μｍ，密度為３．０～３．５ｇ／ｃｍ３，拉伸斷裂比強度為３．３～４．５ＧＰａ，拉伸比模量為４００～４５０ＧＰａ。超微粉末燒結法生產的碳化硅纖維，ＳｉＣ含量９９％以上纖維的直徑在２５μｍ左右，密度為３．１ｇ／ｃｍ３，拉伸斷裂比強度為１．２ＧＰａ，拉伸比模量在４００ＧＰａ以上。碳纖維轉化法制得的碳化硅纖維，直徑在２０μｍ左右，密度為２．１ｇ／ｃｍ３，拉伸斷裂比強度為１．０ＧＰａ，拉伸比模量為１８０ＧＰａ。
以上四種方法制得的碳化硅纖維與純碳化硅纖維都具有很好的耐熱性，且在大氣環境下，可耐１２００～１５００℃的高溫，它們目前主要用于宇宙飛行器上的耐高溫結構部件，并且在特殊高溫環境下的某些產業用紡織品（如耐高溫氈墊等）中也有應用。
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日本碳公司生產的碳化硅纖維商品名Ｎｉｃａｌｏｎ。日本宇都興產公司生產的碳化硅纖維商品名Ｔｙｒａｎｎｏ，美國陶氏（Ｄｏｗ）公司的商品名為Ｓｙｌｒａｍｉｃ。

幾種碳化硅纖維的性能

指標	塊狀ＳｉＣ陶瓷	Ｃｇ－Ｎｉｃａｌｏｎ	Ｈｉ－Ｎｉｃａｌｏｎ	Ｈｉ－ＮｉｃａｌｏｎｔｙｐｅＳ	ＴｙｒａｎｎｏＳＡ	Ｄｏｗ－Ｓｙｌｒａｍｉｃ
直徑（μｍ）	—	１４	１２～１４	１２	１０	１０
密度（ｇ／ｃｍ３）	３．２５	２．５５	２．７４	２．９８～３．１０	３．１０	３．００～３．１
拉伸強度（ＭＰａ）	０～１００	２０００～３０００	２８００～３４００	２６００～２７００	２８００	２８００～３４００
拉伸模量（ＧＰａ）	４６０	１７０～２２０	２７０	４２０	３８０	３９０～４００
熱導率（２０℃）Ｗ／ｍ２·ｋ	１００～３５０	１．５	４．０	１８．０	６５．０	４０．０～４５．０
ＣＴＥ（１０－６Ｋ）	４．０	３．２	３．５	—	４．５	５．４
氧質量分數（％）	０	１１．７	０．５	０．２	＜１	０．８
Ｃ／Ｓｉ原子比	１．００	１．３１	１．３９	１．０５	１．０８	１．００
耐高溫溫度（℃）	—	９６０	１３５０	１４００	１８００	—

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