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碳化硅晶须性质及应用

发表时间: 2023-01-04 09:29:58

作者: 广州市黄埔天泰化轻有限公司

来源: 天泰粉体

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随着现代科技的迅速发展,航空航天、能源等领域对结构材料的性能提出了更高的要求。开发高韧性、耐磨、耐腐蚀及热/化学稳定性好的新型复合材料成为材料研究的热点之一。

随着现代科技的迅速发展,航空航天、能源等领域对结构材料的性能提出了更高的要求。开发高韧性、耐磨、耐腐蚀及热/化学稳定性好的新型复合材料成为材料研究的热点之一。

一、碳化硅晶须的性质

碳化硅晶须是一种直径为纳米级至微米级的具有高度取向性的单晶纤维,晶体结构与金刚石相类似,晶体内化学杂质少,无晶粒边界,晶体结构缺陷少,结晶相成分均一。

其具有高熔点、低密度、高强度、高弹性模量、低热膨胀率以及耐磨、耐腐蚀、抗高温氧化能力强等特性。主要用于需要高温高强应用材质的增韧场合。

二、碳化硅晶须增韧金属基复合材料

在保证获得良好的润湿性又不产生严重的界面反应损伤晶须的前提下,目前制备工艺较成熟的是碳化硅晶须增韧的铝基复合材料。几乎所有的商用铝合金,都可通过压铸法或粉末冶金法与碳化硅晶须成功的复合,并已走向实用化。

三、碳化硅晶须增韧陶瓷基复合材料

碳化硅晶须增韧的陶瓷材料主要有Al2O3、ZrO2、莫来石陶瓷等。随着复合技术的不断成熟,又出现了碳化硅晶须增韧Si3N4ZrB2以及玻璃陶瓷等复合材料。

(1SiC晶须增韧氮化硅陶瓷

SiC 晶须增韧Si3N4陶瓷是提高其断裂韧性和稳定性的主要途径之一。晶须增韧效果不仅取决于晶须的分散程度、晶须尺寸和体积分数,而且与晶须的空间位置及方向性密切相关。

氮化硅陶瓷的一系列优异的物理机械性能及化学性能,在高温结构材料、工具陶瓷材料、耐磨陶瓷材料和耐磨腐蚀陶瓷材料等方面,具有极大的市场和应用潜力。随着晶须增韧研究的不断深入,氮化硅陶瓷在刀具、轴承、发动机、绝缘材料等方面的应用将会更加完善。

(2玻璃陶瓷基复合材料

在玻璃陶瓷中加入碳化硅晶须既能保留玻璃易成形的优点,又可使材料的强度和韧性分别提高两倍以上。

碳化硅晶须增韧补强的生物活性玻璃陶瓷复合材料,韧性可达4.3MPa·m1/2,强度可达460MPa,维伯尔系数可达24.7,由于碳化硅晶须的无毒性和生物玻璃陶瓷的生物活性使得该种材料在与人体密质骨抗弯强度相当的应力作用下,寿命可超过50年,是预测寿命较长的生物陶瓷材料,可用于制备人造牙齿及骨头、关节等骨修复材料和骨组织工程支架材料。

(3)碳化硅晶须增韧聚合物复合材料

碳化硅晶须作为聚合物材料的增韧补强剂时既不增加熔体粘度,又能显著提高材料的韧性和延伸率,可用于制备形状复杂、精度高、表面光洁度高的零部件。

在PVC中加入质量分数为5%的碳化硅晶须可使材料的韧性提高50%、延伸率提高四倍以上。因此碳化硅晶须与PVC等聚合物复合,可制备出性能优异的复合材料,如:喷气式发动机油轮叶片、直升机螺旋桨、飞机与汽车构件等。

碳化硅晶须性质及应用
随着现代科技的迅速发展,航空航天、能源等领域对结构材料的性能提出了更高的要求。开发高韧性、耐磨、耐腐蚀及热/化学稳定性好的新型复合材料成为材料研究的热点之一。
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