SiC/SiC复合材料及其应用

日本开发的Nicalon和Tyranno两种品牌的SiC纤维占有世界上绝对性的市场份额。SiC/SiC复合材料典型的界面层是500 nm厚的单层热解碳(PyC)涂层或多层(PyC-SiC)n涂层,在湿度燃烧环境及中高温条件下界面层的稳定性是应用研究的重点。SiC/SiC复合材料,包括CVI-SiC基体和日本开发的Tyranno hex和NITE-SiC基体等,具有耐高温、耐氧化性和耐辐射性的特点,在航空涡轮发动机部件、航天热结构部件及核聚变反应堆炉第一壁材料等方面正开展工程研制应用。     

Creep of SiC–SiC microcomposites

The creep behavior of SiC/C/SiC microcomposites at 1200–1400 °C and 140–450 MPa was investigated in the presence and absence of matrix cracking. The microcomposites consisted of single Hi Nicalon or Carborundum fibers coated with a CVD carbon interlayer and a CVD SiC matrix. Since the fibers and matrix had been examined by the identical experimental technique, direct comparisons of the creep of the composite and of the constituents were performed. The creep of uncracked microcomposites was successfully modeled using a simple rule of mixtures algorithm. When matrix cracks were present, the microcomposites were modeled using a series composite consisting of intact microcomposite, exposed fiber at the matrix crack, and the debonded region in between. Trends for behavior with respect to the various mechanical and structural parameters that control creep are presented.     

连续SiC纤维增韧SiC基体复合材料研究进展

近年来,SiC纤维增韧SiC基体复合材料(SiC<,f>/SiC)由于具有良好的高温力学、抗化学腐蚀、高的韧性与抗中子辐照等优异性能而受到广泛关注.本文主要从纤维、界面层、基体与应用四方面评述了近年来国内外的研究进展.SiC纤维的性能直接影响了界面层材料与基体制备技术的选择.电泳沉积有望成为一种低成本、节能及对环境无污染的界向层及基体制备技术.在应用方面,作为热结构材料,SiC<,f>/SiC复合材料已经得到了实际应用.核反应堆用SiC<,f>/SiC结构材料的研究到了实际考核验证阶段.高性能SiC纤维的大规模生产是SiC<,f>/SiC广泛应用的前提条件.     

Nicalon SiC纤维增强SiC复合材料制备工艺研究

本文对SiC纤维增强SiC复合材料的制备工艺进行了研究.将Nicalon SiC短纤维、SiC颗粒、钾长石、高岭土按设计的配方通过干法混合,干压成型后采用常压烧结法制备出SiCf/SiC复合材料;利用DTA分析混合粉体的热物理性能,采用XRD分析烧成前后材料的物相,利用SEM观察样品的显微结构,并测定了样品的致密度和抗弯强度.研究结果表明:常压烧结温度1115 ℃,保温时间2 h可制备出性能良好的SiCf/SiC复合材料.     

SiC纤维研究进展

本文介绍了近年来碳化硅(SiC)纤维的制备、性能和应用的研究现状及进展，并对今后的研究方向作了简单评述．     

用SiC工业废料制备SiC质耐火材料的研究

SiC工业废料(俗称黄大盖)是一种不定形物,其中含有大量的SiC和SiO2.随着SiC冶炼工业的不断发展,SiC工业废料也不断增加,既浪费了资源,又造成环境污染.因此,对SiC工业废料进行再利用研究是非常必要的.     

SiC纤维增强SiC高温结构吸波材料研究现状

高温结构吸波材料集吸波、防热、承载于一体,其发展对实现航空航天器雷达隐身至关重要。连续Si C纤维增强Si C(SiC_f/SiC)高温结构吸波材料具有高温抗氧化、断裂韧性高、阻抗与空气容易匹配等优点,被认为是最有前途的高温结构吸波材料之一。本文主要从SiC纤维预制体、界面层、基体3个方面对SiCf/SiC高温结构吸波材料改性研究现状进行评述,然后介绍SiC_f/SiC高温结构吸波材料介电温度响应特性的研究进展,总结了SiC_f/SiC高温结构吸波材料存在的问题并指明未来潜在的研究方向。     

SiC匣钵的应用

SiC是一种耐火度高、导热性好、热膨胀系数小、高温强度好的材料,广泛应用于冶金机电等工业。近几年国内也有陶瓷厂推广用作垫饼烧制高档瓷器。1983年浙江省轻工业厅日用轻工公司下达了科研项目"SiC匣钵在瓷器烧成中的应用”。经绍兴、肖山、宁波等瓷厂两年来数百次试验,认为SiC匣钵的应用,对提高产品质量,降低成本节约能源等方面均有显著效果。     

液相烧结SiC陶瓷

采用Ｙ２Ｏ３,Ａｌ２Ｏ３为烧结助剂,研究了烧结助剂的含量及组成对ＳｉＣ陶瓷的烧结性和力学性能的影响。结果表明,Ｙ２Ｏ３,Ａｌ２Ｏ３原位形成了ＹＡＧ,材料以液相烧结机制致密化,与传统的固相烧结相比,液相烧结使ＳｉＣ陶瓷性能显著提高,在较佳条件下,材料强度和韧性分别达到７０７ＭＰａ,１０．７ＭＰａ·ｍ＾１／２,显微结构观察表明,裂纹偏转和微裂纹为主要的增韧机理,这与其弱的界面结合有关,而强度的提高则得     

世界SiC产量分布

世界ＳｉＣ总产量在 75万～ 85万ｔ/年 ,中国产量最大 ,约占 41% ,其他主要生产国的年产量为 :荷兰 6万ｔ,挪威8.5万ｔ,西班牙 2万ｔ,波兰 2万ｔ,乌克兰 3.2 5万ｔ,俄罗斯 7万ｔ,美国 4.2万ｔ,加拿大 4万ｔ,墨西哥 2万ｔ,委内瑞拉 4.1万ｔ,日本 5 .9万ｔ。ＳｉＣ主要用于冶金 (占 45 % )、磨料 (占 30 % )及耐火材料 (占 2 5 % )行业。ＳｉＣ(8～ 2 2 0目 )的英国到岸价为 :黑色 ,ＳｉＣ含量 99% ,一级 ,80 0～ 85 0￡ /ｔ,二级 ,6 5 0～ 75 0￡ /ｔ;耐火级 ,ＳｉＣ含量 98% ,75 0～ 80 0￡ /ｔ,ＳｉＣ含量 95 % 6 0 0～ 72 0￡ /ｔ。世界S…     

SiC/SiC复合材料抗氧化界面相的研究现状及展望

SiC/SiC复合材料具有耐高温、抗氧化、耐烧蚀、抗热震等优异性能,是航空航天领域理想的高温结构材料。界面相是影响SiC/SiC复合材料性能的关键因素之一。依据陶瓷基复合材料界面相设计理念的不同,本工作将SiC/SiC复合材料界面相分为层状结构、难熔氧化物、稀有金属盐、多元陶瓷4大类,综述了各类界面相的材料种类与形式、力学及抗氧化性能改性效果、性能影响因素及作用机理、存在的问题,并对未来发展趋势进行了展望。     

含SiC不定形耐火材料

1 前言 碳化硅具有热传导高、热膨胀低、与炉渣难以反应等许多通常氧化物原料所没有的特性。为此,从很早开始就被作为炉渣反应和高温剥落严重的部位的耐火材料的主要原料使用。在不定形耐火材料中也是一样,从以捣打料和可塑料为主的时代到以低水泥浇注料为主的现在,碳化硅的重要性没有变化。但是碳化硅也有几个缺点:(1)在某种气氛下化学性质     

亚洲SiC生产概况

据IndustryMineral报道亚洲SiC生产主要集中在中国、印度和日本，在印度生产厂商有CarborundumU－niversalLtd，NortonCo与地方的合资公司GrindwellNortonLtd，SIC在市场上很受欢迎。日本的两个生产厂商是PacificRundum和YakushimaLlerlkoO中国S无产量估计在40～50万t·a－‘，出口量约26．6万t·a‘，有可能增加到30t·a‘。美国是中国最大的出口市场，1995年约进口13．8万t（主要用于冶金）。另外，中国SIC还出口到日本和欧洲。约80％的S汇产量集中在中国的西北部，137个厂家拥有46万t·a－‘的生产能力（主要用于冶金），河南…     

SiC/SiC复合材料高温面内剪切强度测试方法研究

以三维四向编织方式的碳化硅纤维预制体为增强相,选用聚碳硅烷为先驱体浸渍剂,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC纤维增强SiC陶瓷基(SiC/SiC)复合材料,进而采用自主设计研制的陶瓷基复合材料高温面内剪切测试夹具对SiC/SiC复合材料进行高温面内剪切强度测试,分析研究了试样形状尺寸、加载速率、夹具材料等对SiC/SiC复合材料高温面内剪切强度测试结果的影响,并分析了夹具材料、测试环境等对测试夹具寿命的影响,最终优化确认出一套较优的针对SiC/SiC复合材料的高温面内剪切强度测试方法。     

SiC纳米管的研究进展

SiC纳米管是一种宽带隙准一维半导体纳米材料。元素Si属于sp3杂化，C易于形成石墨管状的sp2杂化，由Si、C构成的SiC纳米管的稳定性介于si纳米管与C纳米管之间。介绍了SiC纳米管研究的最新进展，主要从SiC纳米管的实验和理论研究两个方面进行了综述，并展望了SiC纳米管今后的研究方向。     

液相烧结SiC陶瓷

采用Al2O3、Y2O3为助烧剂,热压烧结获得了致密的α-SiC和β-SiC陶瓷,研究了起始粉末的性能对烧结体的物相组成和显微结构的影响。实验结果表明,Al2O3、Y2O3原位形成了YAG,材料以液相烧结机制致密化,并通过溶解和再析出机制,促进晶体生长。物相分析表明,β-SiC陶瓷粉末在烧结过程中发生了β→α的相变。显微结构观察显示,β-SiC陶瓷中生成了长柱状晶粒。     

Heat treatment effects on microstructure and properties of CVI SiC/SiC composites with Sylramic™-iBN SiC fibers

Chemical-vapor-infiltrated (CVI) SiC/SiC composites with Sylramic?-iBN SiC fibers and CVI carbon, BN, and a combination of BN/C interface coating were heat treated in 0.1-MPa argon or 6.9-MPa N₂ at temperatures to 1800 °C for exposure times up to 100 hr. The effects of thermal treatment on constituent microstructures, in-plane tensile properties, in-plane and through-the-thickness thermal conductivities, and creep behavior of the composites were investigated. Results indicate that heat treatment affected stoichiometry of the CVI SiC matrix and interface coating microstructure, depending on the interface coating composition and heat treatment conditions. Heat treatment of the composites with CVI BN interface in argon caused some degradation of in-plane properties due to the decrease in interface shear strength, but it improved creep resistance significantly. In-plane tensile property loss in the composites can be avoided by modifying the interface composition and heat treatment conditions.     

SiC组分含量对SiC/Cu复合材料力学性能的影响

采用真空热压法制备了不同配比的SiC/Cu金属陶瓷复合材料.利用阿基米德原理测定了复合材料的密度及气孔率;利用Instron万能材料电子试验机测得其三点弯曲强度;采用Hv-1000显微硬度仪测试其显微硬度,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对烧成样品的物相组成和断口显微形貌进行表征.结果表明:随着SiC组分含量的增加,SiC/Cu复合材料的致密度、抗弯强度均有所下降,而气孔率和显微硬度显著增加.在750 ℃,30 MPa压力作用下,保温3 min,制备得到的30SiC/70Cu(vol%)的复合材料,具有最优的力学性能,其显微硬度达到2087.2 MPa,抗弯强度为174.0 MPa.SiC/Cu复合材料的断裂行为既表现出一定的微观韧性特征,又表现出一定的脆性特征.     

基体改性对SiC/SiC复合材料高温抗氧化性能的影响

采用先驱体浸渍-裂解工艺结合三种基体改性方式制备了SiC/SiC复合材料,通过形貌分析和力学性能测试,分析了基体改性对Si C/SiC复合材料高温抗氧化性能的影响。研究表明,经1200℃静态空气氧化100h后,三种基体改性的复合材料弯曲强度几乎没有下降,氧化200h后,弯曲强度保留率均可达到80%;氧化300h后,复合材料内部结构没有氧化现象,表面区域界面层的氧化程度降低。改性基体中的B元素氧化生成液相封填SiC涂层表面,延缓了SiC涂层的氧化进程,并阻止氧化介质进入复合材料内部,保护纤维和界面层,从而使SiC/SiC复合材料的长时静态高温抗氧化性能明显提高。