企业组二等奖 耐高温连续碳化硅纤维及其制品

参赛单位苏州赛力菲陶纤有限公司企业简介苏州赛力菲陶纤有限公司成立于2005年,是以研发、生产、销售陶瓷先驱体-聚碳硅烷、连续碳化硅纤维及制品陶瓷微纳米粉、纳米陶瓷-金属复合材料精密构件及产业化装备为主要业务的高新技术企业。项目简介该项目主要产品包括固态聚碳硅烷、液态聚碳硅烷、含铝聚碳硅烷、含锆聚碳硅烷等聚碳硅烷产品,连续碳化硅纤维,碳化硅纤维及其编织件,高性能碳化硅/碳化硅复合材料制品等,涉及中间体法制备聚碳硅烷、

碳热还原温度对耐高温纤维增强碳化硅多孔材料组织结构的影响（英文）

本研究目的是开发一种耐高温纤维增强碳化硅多孔块状材料.以纤维增强间苯二酚-甲醛/氧化硅复合气凝胶为前驱体,经过1 300～1 500℃碳热还原制备了纤维增强碳化硅多孔材料.采用XRD、SEM、TEM、氮气吸附孔结构分析仪和压汞仪对纤维增强碳化硅多孔材料的物相组成、微观形貌和孔结构进行了表征,结果表明：纤维增强碳化硅多孔材料由β-SiC和莫来石纤维组成,随着碳热还原温度的升高,样品中的SiC纳米晶颗粒团聚成大块,最终在1 500℃生成SiC晶须,升高碳热还原温度会导致样品中大孔的增多和纳米孔的消失以及比表面积的降低.热分析结果表明纤维增强碳化硅多孔材料在空气中的耐温性高达1 300℃.纤维增强碳化硅多孔材料的密度为0.330～0.345 g·cm^-3,孔隙率在89％以上,室温下热导率为0.06～0.07 W· m^-1·K^-1.

含铝碳化硅纤维耐高温性能

通过合成陶瓷纤维先驱体聚铝碳硅烷,制备了具有耐高温性能的含铝碳化硅SiC(Al)纤维。SiC(Al)纤维的化学组成为SiC1.15O0.026·Al0.013,主要结构是平均晶粒为95nm的βSiC,O和游离C含量均大大低于nicalon纤维,同时含有微量的Al和少量的αSiC。SiC(Al)纤维的平均直径为13μm,平均抗拉强度为2.3GPa。1400℃氩气中处理1h后,抗拉强度是原始强度的95%以上;1800℃氩气中处理1h后,抗拉强度保留率为71%。纤维的高温稳定性高于nicalon,Hi nicalon等商品SiC纤维,但低于TyrannoSA商品SiC纤维,并且SiC(Al)纤维的高温抗蠕变性能明显高于nicalon纤维。SiC(Al)纤维的高温稳定性取决于其低氧含量、低富碳含量以及异元素Al的助烧结和在高温下抑制SiC晶粒长大的作用,良好的抗蠕变性能决定于其高结晶度和低含量的SiCxOy相。

耐高温碳化硅纤维的制备与性能

采用聚硅碳硅烷(PSCS)与乙酰丙酮铝反应,合成出聚铝碳硅烷(PACS)陶瓷先驱体聚合物。经熔融纺丝、空气不熔化、烧成与高温烧结等工艺,制备性能优异的耐高温碳化硅纤维SiC(Al)。经^(29)Si MAS NMR、XRD、Raman谱、AES与SEM等一系列分析表明,该纤维的化学组成和结构与普通碳化硅纤维显著不同,具有近化学计量比组成,氧、游离碳以及Si_xC_yO_2相的含量大大低于普通碳化硅纤维,这是其高温稳定的主要原因。在制备过程中铝作为烧结助剂起到了使纤维致密化与抑制晶粒快速增长的作用。

含铍碳化硅纤维的耐高温抗氧化性能研究

长期以来,氧的存在一直被认为是降低碳化硅纤维耐高温性能和热稳定性的主要因素。实验表明,引入Be可以提高含氧量相对较高的SiC_(f)的热氧化稳定性。通过化学分析,计算出含铍碳化硅纤维(SiC_(f)(OBe))的分子式为SiC_(2.16)O_(0.28)Be_(0.02)H_(9.39)。X射线衍射结果表明,SiC_(f)(OBe)主要由晶粒尺寸为1.5 nm的β-SiC、SiC_(x)O_(y)和石墨碳组成。在氩气氛下于1400℃煅烧2 h后,SiC_(f)(OBe)的平均抗拉强度为1.2 GPa,提高了70%,在1300℃的空气中热处理2 h时,SiC_(f)(OBe)的强度保持率可达50%,而普通SiC_(f)仅保持20%。

连续纤维补强增韧碳化硅基陶瓷复合材料研究进展

连续纤维补强增韧碳化硅基陶瓷复合材料具有密度低、强度和韧性高、抗氧化、耐高温等综合性能,已在国外宇航领域得到了广泛的应用。综述了国内外连续纤维补强增韧 C/SiC 陶瓷复合材料的研究进展,主要包括国内外在增韧机理、基体复合技术、界面技术以及应用等方面的研究进展情况。

连续SiC(Al)纤维的耐超高温性能及其机理

以有机金属聚合物聚铝碳硅烷为原料,利用先驱体转化法制备出连续SiC(Al)纤维.采用一系列分析测试对纤维的组成、结构以及耐超高温性能进行了表征,通过与Nicalon纤维的比较,对连续SiC(Al)纤维的耐超高温机理进行了研究.结果表明,连续SiC(Al)纤维具有优异的耐超高温性能,在1800℃氩气中处理1h后,纤维的强度保留率为80%左右;元素分析和27AlMAS核磁共振等分析表明,连续SiC(Al)纤维为近化学计量比的SiC纤维,纤维中微量的铝元素以Al—O和Al—C键两种形式存在;在超高温条件下,两种不同存在形式的铝均能够抑制纤维中晶粒的长大.纤维具有近化学计量比的组成和铝元素在高温条件下对于晶粒长大的抑制,是连续SiC(Al)纤维具有优异耐超高温性能的原因.

耐超高温连续SiC纤维制备过程中纤维结构和取向演变

以聚铝碳硅烷(PACS)为先驱体,采用先驱体转化技术制备出耐超高温的连续SiC纤维.研究了制备过程中纤维结构和取向的演变及其对纤维性能的影响.研究结果表明,耐超高温连续SiC纤维制备过程中纤维结构的演变随温度变化分为分子间交联(≤600℃)、基本无机化(600～800℃)、完全无机化(800～1300℃)和结晶重排(1300～1800℃)四个阶段;纤维的取向随着结构的演变而改变,连续PACS纤维沿轴向具有的微弱取向,经热分解后演变到1300℃的产物中,1300℃后随着结晶重排的发生,纤维由各向异性转变为各向同性;结构和取向的转变对于纤维性能具有很大的影响.

高温烧结制备含铝碳化硅纤维

对含较多氧的SiC(OAl)纤维进行高温处理,制备出近化学计量比的含铝碳化硅纤维,即SiC(Al)纤维。用X射线衍射分析、元素分析、扫描电镜、Raman光谱和29Si核磁共振谱等对烧成过程和SiC(Al)纤维的组成、结构以及性能进行了研究。研究发现:烧成过程中β–SiC的晶粒随着温度的升高而增大,纤维的直径逐渐降低;在1300～1600℃,由于CO和SiO气体的溢出,纤维结构逐渐变得疏松,抗拉强度下降;在1600～1800℃,随着温度的升高,仍有少量CO和SiO气体溢出,在烧结助剂铝的作用下,纤维结构逐渐致密,抗拉强度开始升高;在1800℃烧成得到的SiC(Al)纤维,化学组成和结构与Nicalon纤维显著不同,具有近化学计量比组成,氧、游离碳以及SiCxOy相的含量大大低于Nicalon纤维,具有优良的耐高温性能和抗蠕变性能。

一种耐高温微孔碳化硅纤维及其制备方法

一种耐高温微孔碳化硅纤维及其制备方法。该耐高温微孔SiC纤维的特征在于，Si：C原子比为0．96：1．03，O质量分数〈0．3％，呈连续纤维状，微孔体积占总孔容的80％以上，平均孔径为1．30-2．00nm，比表面积为1200-2200m2／g。

国产连续碳化硅纤维的进展及应用

介绍了国产连续碳化硅(SiC)纤维的研究进展及国外连续碳化硅纤维产品的主要应用,展望了国内连续SiC纤维及其产品的发展趋势。表明SiC纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、抗氧化、抗蠕变、耐化学腐蚀、耐盐雾和优良的电磁吸收特性,是耐高温陶瓷基复合材料的关键材料。

耐高温碳纤维复合材料连续抽油杆及其制造工艺

本发明的耐高温碳纤维复合材料连续抽油杆，其抽油杆体用碳纤维和玻璃纤维为增强材料，酚醛树脂为基体材料，采用拉挤成型工艺制造，具有较高的强度和模量，耐腐蚀，抗疲劳，耐温150℃以上，抽油杆杆体为扁圆状柔性连续式，运输安装方便，应用节省能源，特别适用于深井和超深井采油。

用先驱体法制备耐高温、抗氧化的SiC纤维

介绍了先驱体法制备耐高温、抗氧化的SiC纤维的几种方法,给出了各种方法制备的纤维的性能。评述了各方法的优点及存在的问题,以及今后的发展方向。

连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料研究成功

连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料是一种新型战略性热结构材料，比铝轻、比钢强。比碳化硅陶瓷更耐高温、更抗氧化烧蚀，而且克服了陶瓷的脆性，可替代金属材料解决目前航空航天器燃料20％-30％浪费的问题，满足其向高速度、高精度、高搭载和长寿命发展的需求。

碳化硅纤维国内外研究进展

碳化硅纤维是一种以碳和硅为主要成分的高性能陶瓷材料，从形态上分为晶须和连续碳化硅纤维，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。与碳纤维相比，在极端条件下，碳化硅纤维能够保持良好的性能。由于其具有良好的性能，在航空航天、军工武器装备等高科技领域备受关注，常用作耐高温材料和增强材料。此外，随着制备技术的发展，碳化硅纤维的应用逐渐拓展到高级运动器材、汽车废烟气收尘等民用工业方面。

含铍碳化硅纤维的力学性能及其表面形貌研究

目的提高碳化硅纤维的高温力学性能。方法以含铍聚碳硅烷为原料．采用先驱体转化法制备含铍碳化硅纤维，对含铍碳化硅纤维进行SEM和XRD分析，并对其常温和高温力学性能进行测试。结果制得的纤维直径在20～30μm，表面光滑，无明显缺陷。纤维常温拉伸强度为600～700MPa．与商品级碳化硅纤维有较大差距，但在空气中800℃加热2h后，拉伸强度提升30％以上。在空气中1100℃加热2h后，纤维表面形貌无明显改变，拉伸强度仍能保持90％以上。在空气中1200℃加热2h后．纤维表面出现裂纹，导致其拉伸强度明显下降。普通SiC纤维的拉伸强度随着空气热处理温度的升高而不断下降，并且在相同的空气热处理温度下，其强度保留率明显低于含铍碳化硅纤维。在空气热处理过程中．含铍碳化硅纤维表面生成了SiO2层，而普通碳化硅纤维却没有生成SiO2。结论含铍碳化硅纤维在空气中具有优异的耐高温性能，原因是Be元素促使纤维表面的SiC氧化生成了SiO2保护层．一方面阻止了纤维内部材料被进一步氧化，另一方面对纤维表面起到了加强作用。

以碳化硅为发热体的国产碳纤维走入发展瓶颈

制约我国碳纤维发展的瓶颈是耐高温材料及大型高温炉。国产碳化炉采用仅能允许在1400℃以下温度使用的碳化硅作为发热体，高温环境下碳化硅抗负荷强度低，

高性能碳化硅纤维列入国家火炬计划重点项目

近日，从福建省科技厅获悉，“十一五”期间，福建省高新技术研究开发硕果累累，有112个项目列入国家级火炬计划，12个项目列入国家级火炬计划重点项目，458个项目列入省高新技术与火炬计划项目。而“高性能碳化硅纤维的可工程化制备技术”名列12个国家级火炬计划重点项目之一。据专家介绍，高性能的碳化硅（SIC）纤维是由聚二甲基硅烷经热分解重排转化为聚碳硅烷（PCS），再以PCS为先驱体经熔融纺丝、不熔化处理及高温烧成而制得。SiC纤维具有高强度、高模量及优异的耐高温氧化性、耐化学腐蚀性等特性，而且SiC纤维自身是一种半导体材料，通过改变原料组成或制备工艺条件，可调节SSiC纤维的电阻率，使其成为吸波材料。

先驱体转化连续SiC纤维研究进展

连续SiC纤维是一种具有高抗拉强度、耐高温、抗氧化及与陶瓷基体良好相容性的新型陶瓷纤维,在航天、航空、兵器、船舶和核工业等高技术领域具有广泛的应用前景。

先驱体转化法制备连续SiC(OAl)纤维

先驱体聚铝碳硅烷经熔融纺丝、空气预氧化处理、1300℃烧成制得连续的含有少量铝和较多氧的SiC(OAl)纤维,即KD-A纤维。通过元素分析、拉伸强度测试及SEM,AFM,HRTEM,XRD等分析对纤维进行了表征。结果表明:连续KD-A纤维是非晶型的含铝SiC纤维,直径为12μm^14μm,具有较高的抗拉伸强度(2.6GPa)和弹性模量(210GPa),其耐高温和抗氧化性能明显优于Nicalon纤维,达到了Hi-Nicalon纤维的水平。