浅析碳化硅纤维发展前景与对策
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2014-09-10
近年来,随着我国国防和空间技术、现代核能、海洋工程、新能源等领域的快速发展,对各种高性能新材料的需求日渐迫切。碳化硅纤维是多晶陶瓷纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗氧化、抗蠕变、耐化学腐蚀、耐盐雾等优点,是多领域迫切需要的高性能纤维材料。
碳化硅纤维是以有机硅化合物为原料经纺丝、碳化或气相沉积而制得具有β-碳化硅结构的无机纤维,属陶瓷纤维类。碳化硅纤维用途十分广泛,主要用作耐高温材料和增强材料。耐高温材料包括热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等;用做增强材料时,常与碳纤维或玻璃纤维合用,以增强金属(如铝)和陶瓷为主,如做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、着陆齿轮箱和机身结构材料等,还可用做体育用品,其短切纤维则可用做高温炉材等。
目前,世界碳化硅纤维生产能力最大的是日本企业,碳化硅纤维产品绝大多数被美国用于高技术领域,其具体应用部件、应用方式和应用数量始终处于严格保密状态。这种技术垄断对我国碳纤维市场发展形成了一定的阻碍。
从形态上分,碳化硅纤维有晶须和连续纤维两种。晶须是一种单晶,碳化硅的晶须直径一般为0.1~2um,长度为20~300um,外观是粉末状。连续纤维是碳化硅包覆在钨丝或碳纤维等芯丝上而形成的连续丝或纺丝和热解而得到纯碳化硅长丝。其中,连续碳化硅纤维是高性能陶瓷纤维的重要品种之一。连续碳化硅纤维属于耐高温材料及先进复合材料的高性能增强纤维,在航空、航天、军事装备等军民两用的高技术领域具有广泛的应用前景和重要的应用价值。
随着碳化硅纤维技术的发展,一些高性能的碳化硅纤维产品不断涌现。耐高温连续碳化硅纤维是高推重比航空发动机不可或缺的耐高温、低密度热结构材料,在航空用陶瓷基复合材料中具有不可替代的地位,同时在民用领域如冶金高温碳套、柴油发动机废气处理、隔热高温微粒过滤材料等均有广泛应用,具有巨大的商业应用价值。因此,连续碳化硅纤维技术的研究和应用对打破国外封锁、提高我国国防武器装备水平,具有非常重要的意义。
对此,加快发展具有我国自主知识产权的高性能碳化硅纤维技术势在必行。首先,应加强基础研究是发展自主知识产权工程化技术的基础,在基础研究的支撑下,迅速发展具有自主知识产权的碳化硅纤维制造技术与设备平台技术,突破纤维连续化和性能稳定的关键技术。其次,加强国际先进水平的研究基地和队伍建设,为碳化硅纤维创新研究输入人才。第三,政府应加大投资力度,重视设备建设,支撑纤维技术的发展。(中国粉体网编辑 欣然/文)