第六章 复合材料增强剂 陶瓷纤维

典型性能:
    直径:100-140μm;抗张强度:3500MPa   
    弹性模量:390GPa;密度:2.68g/cm3 状态:连续单丝。        

    硼纤维抗氧化和高温性能较差,在400℃时可保持室温强度的80% ;在高于500℃的氧化气氛中几分钟其强度就迅速下降;在650℃时将失去所有的性能。同时其成本也较高,成本下降的潜力也不大。
   室温下硼纤维的化学稳定性好,但表面具有活性,不需要处理就可与树脂复合,其复合材料具有较高的层间剪切强度。对于含氮化合物亲和力大于含氧化合物。但在高温下易与大多数金属反应,需要在纤维表面沉积保护涂层,如SiC和B4C等。
    硼纤维主要用于聚合物基和铝基复合材料。
    2-2、氧化铝纤维 (Alumina Fiber )
    氧化铝纤维是多晶纤维,具有很好的机械性能以及耐热性和抗氧化性。制备氧化铝纤维的方法较多,有α-、γ-、δ-Al2O3 连续纤维和δ-Al2O3 短纤维。γ -Al2O3 与树脂及熔融金属的相容性好, 氧化铝纤维主要用于金属基复合材料。缺点是密度较大。
    2-3、碳化硅纤维
    碳化硅纤维具有很高的比强度、比刚度,耐腐蚀、抗热震、热膨胀系数小、热传导系数大等优点同时还具有良好的抗氧化和高温性能,其室温性能可保持到1200℃。其成本下降的潜力很大。适合于制备树脂、金属及陶瓷基复合材料。碳化硅纤维的制备方法有先驱体转化法和 CVD法两种。
   1)先驱体转化法
   1975 年由日本矢岛教授先研制成功。有Nicalon(尼卡隆) 和Tyranno(奇拉隆)两种商品。纤维呈束状,每束500根左右,每根纤维10μm左右。 


   制备方法:
   将基体丝连续通过玻璃管状反应器,并在加热到1200 ~ 1300℃的同时通入适量的氯硅烷与氢气的混合反应气体反应气体在热丝上发生热解反应生成SiC
     CH3 SiCl3 + H2  SiC + HCl + ••• 并沉积在热丝上形成带有芯(丝)材的连续SiC纤维