第八章-硅系纤维.ppt

第三节 Si-M-C-O系列纤维 三、氮化硅纤维 * 氮化硅纤维也是一种陶瓷纤维。按组成有Si-C-N纤维和Si3N4纤维，由氮化硅纤维作为增强体制得的陶瓷基纤维复合材料具有许多优异的性能，因此氮化硅纤维备受各国材料科学家的青睐，研究工作十分活跃。 第三节 Si-M-C-O系列纤维 三、氮化硅纤维 * 主要性能： 拉伸强度：1500~3000MPa； 弹性模量：120~260GPa； 耐化学腐蚀； 绝缘性能优能异； 第三节 Si-M-C-O系列纤维 三、氮化硅纤维 * 应用： 制造航空、航天、汽车发动机等高温部件最好的候选材料。 * * 第一节 碳化硅纤维 四、碳化硅纤维的应用与发展前景 * 碳化硅纤维产品的的发展动向。随科技的发展高性能纤维的需求俞显奇缺，尤其在航空、航天、原子能、高性能武器装备及高温工程等诸多领域,迫切需要高比强度、高比模量、耐高温、抗氧化、耐腐蚀的新型材料。出于SiC的宽禁带性质，SiC制备的紫外光电探测器可在极端条件下应用于生化检测、可燃性气体尾焰探测、臭氧层监测、短波通讯以及导弹羽烟的紫外辐射探测等领域，并适用于恶劣环境的光探测器件与光传感器开发。Mn、Co、AI掺杂SiC薄膜具有比SiC薄膜更优越的光敏性能，是一种在光催化、太阳能电池、紫外光传感器等多个领域具有研究价值的薄膜材料。 第一节 碳化硅纤维 四、碳化硅纤维的应用与发展前景 * 碳化硅纤维材料的不足之处： 作为一种多相陶瓷，SiC的材质既硬且脆，加工难度很大；从已见报道的SiC反射镜来看，其面形精度尚不能满足高精度光学系统的成像要求，这使得它在应用中受到限制； 常规的碳化硅产品在弥补现有常规纤维的在特殊领域的不足之外尚有许多的缺陷。需要长期的完善，以及创新。 第一节 碳化硅纤维 四、碳化硅纤维的应用与发展前景 * 在缺陷方面需要做如下的改进： ①减少陶瓷纤维中的氧含量，采用非氧化性气氛中的电子束辐照交联； ②在先驱体中引入其他元素（B、Ti、Zr、Al）形成复相陶瓷结构，抑制纤维在高温下晶粒长大； ③在纤维中引入助烧结剂，促进纤维致密化。 第二节 碳化硅晶须 一、概念 碳化硅晶须是一种很少缺陷的，有一定长径比的单晶纤维，它具有相当好的抗高温性能和很高强度。主要用于需要高温高强应用材质的增韧场合。如：航天材料、高速切削刀具等。目前，有着极高的性能价格比。 外观：灰绿色，尺寸细小（裸视为粉末状） * 第二节 碳化硅晶须 一、概念 碳化硅晶须为立方晶须，和金刚石同属于一种晶型，是目前已经合成出的晶须中硬度最高，模量最大，抗拉伸强度最大，耐热温度最高的晶须产品，分为α型和β型两种形式，其中β型性能优于α型。β型较α型具有更高的硬度(莫氏硬度达9.5以上)，更好的韧性和导电性能，抗磨、耐高温，特别耐地震、耐腐蚀、耐辐射，已经在飞机、导弹的外壳上以及发动机、高温涡轮转子、特种部件上得到应用。 * α型为多面体六方结构； β型为单一立方结构。 第二节 碳化硅晶须 二、碳化硅晶须生长机理 碳化硅晶须的生长机理主要为气-液-固机理，即碳化硅晶须通过气液固相反应成核并生长，原料二氧化硅与C生成SiO气体，SiO扩散至富碳的催化剂融球表面，反应生成Si，进而与C反应生成SiC,SiC达到饱和后析出SiC晶核，随着反应的进行，进入融球内的SiC分子不断向晶核叠加，并在催化剂的控制下他，通过（ABCABC）立方堆积方式，生长成一定长径比的碳化硅晶须。 * 第二节 碳化硅晶须 三、碳化硅晶须制备方法 目前碳化硅晶须的主要制备方法大体分为三类，分别是： 气相碳源法 固相碳源法 液相碳源法 * 第二节 碳化硅晶须 三、碳化硅晶须制备方法 * 1、气相碳源法 该法是硬含碳的气体与含硅的气体反应，或分解一种含碳及硅的有机化合物气体合成碳化硅晶须。 第二节 碳化硅晶须 三、碳化硅晶须制备方法 * 1）有机硅碳化合物【Si（CH3）3Cl，CH3SiCl3】通过热分解或氢还原生成碳化硅晶须。 该法反应设备简单，便于操作，反应过程中没有腐蚀性和毒性大的中间产物，单生产效率低，成本高，无法大规模生产。 第二节 碳化硅晶须 三、碳化硅晶须制备方法 * 2）硅在卤化物与烃类在1000~1500℃的温度范围内的氢还原反应，即 国内外许多专家用SiCl4与烃类在Cu，Mo，W和Fe，Ni等组成的复合催化剂作用下反应，获得了直径大于1μm的纯碳化硅晶须。