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碳化硅陶瓷基体

时间:2018-12-10 18:14:28  来源:  作者:

  在纤维增强陶瓷基复合材料中,碳化硅是常用的一种陶瓷基体。其具有稳定的四面体晶体结构,高温力学性能较好,但由于扩散系数较低,常规的烧结方法难以获得致密的碳化硅。20 世纪60 年代,随着共价键烧结理论的建立,可以通过在液相存在下烧结,使得碳化硅在较低温度下烧结致密,改善了机械和物理性能,这一技术突破使得碳化硅材料能够应用于结构材料。从1969 年开始,基于航空航天材料的发展需求,使得纤维增强碳化硅陶瓷复合材料迅速发展起来,出现了相关技术的专利申请。1980 年后,这一领域的专利申请量不断增长,到了90 年代末期,大量研究人员投入该领域,使得专利申请量出现井喷式增长,到了2006 以后技术研发逐渐成熟,相关领域的研发投入逐渐成熟,专利申请量较为稳定。在基体的技术改进方面,为了解决基体裂解后收缩的问题,国防科技大学(CN102249721A) 采用真空裂解工艺代替常压或加压裂解,克服了常规先驱体浸渍裂解时小分子逸出形成气孔的问题,提高了材料的耐高温和抗氧化性能。美国通用电气在基质上增加了金属合金中间层,加强了碳化硅复合材料在航空燃气轮机和热交换器应用时的耐热性和力学性能。日本东芝在基体中增加了金刚石颗粒,提高了材料得强度和耐磨性,并且降低了热膨胀系数。

 纤维增强碳化硅复合材料的纤维增强体主要分为短切纤维和连续纤维。短切纤维的长度一般在150mm 以下,通常采用颗粒弥散及晶须复合增韧以提高陶瓷材料的韧性。连续纤维的长径比较大,能够实现沿长度方向起不间断增强效应,能够产生非失效性破坏形式,可靠性高。高强度碳纤维增强玻璃基复合材料最初由S.R.Levitt 1973 年研制而成。到了80 年代,E.Fitzer等通过化学气相沉积法制备了碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,使得性能得到进一步提升。

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