泛銳研究院生產(chǎn)的碳陶復(fù)合材料相關(guān)性能參數(shù)

※ 2> C/SiC陶瓷基復(fù)合材料簡介碳化硅陶瓷因具有高強度、高硬度、抗腐蝕、耐高溫和低密度而被廣泛用于高溫和某些苛刻的環(huán)境中，尤其在航空航天飛行器需要承受極高溫度的特殊部位具有很大的潛力。但是，陶瓷不具備像金屬那樣的塑性變形能力，在斷裂過程中除了產(chǎn)生新的斷裂表面吸收表面能以外，幾乎沒有其它吸收能量的機制，這就嚴(yán)重限制了其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。碳纖維具有比強度高、比模量大、高溫力學(xué)性能和熱性能良好等優(yōu)點，在惰性氣氛中2000℃時仍能保持強度基本不下降。用碳纖維增強碳化硅復(fù)合材料，材料在斷裂的過程中通過纖維拔出、纖維橋聯(lián)、裂紋偏轉(zhuǎn)等增韌機制來消耗能量，使材料表現(xiàn)為非脆性斷裂。C/SiC復(fù)合材料綜合了碳纖維優(yōu)異的高溫性能和碳化硅基體高抗氧化性能，受到了世界各國的高度關(guān)注，并廣泛應(yīng)用在航空、航天、光學(xué)系統(tǒng)、交通工具等領(lǐng)域。※ 3> C/SiC陶瓷基復(fù)合材料的優(yōu)異性能C/SiC陶瓷基復(fù)合材料具有耐高溫、低密度、高強度、高導(dǎo)熱率、高耐磨性、高阻尼系數(shù)、熱輻射系數(shù)高、性能可設(shè)計性強等優(yōu)點。（1）耐高溫C/SiC陶瓷基復(fù)合材料與傳統(tǒng)材料相比具有更耐高溫的特點，其可實現(xiàn)在1650℃以下長壽命使用，在1650℃至2200℃有限壽命使用，在2200℃至3000℃瞬時壽命使用，圖3為其與其他材料使用溫度的對比情況。

（2）低密度C/SiC陶瓷基復(fù)合材料的密度基本在2g/cm3，與高溫合金8g/cm3的密度相比具有較大的優(yōu)勢，在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用時可以結(jié)構(gòu)減重1/2至2/3左右，如圖4。

（3）抗燒蝕性能好C/SiC陶瓷基復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗燒蝕性能，在6500 KW ·m-2的熱流密度條件下其線燒蝕率僅為0.01mm·s-1。（4）熱膨脹變化系數(shù)小不同編織方式制備的C/SiC陶瓷基復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)如表1所示，可見其在受熱情況下熱膨脹變化很小。

（5）性能可設(shè)計性強通過采用不同的纖維預(yù)制體編織方式，可以實現(xiàn)材料性能的預(yù)先設(shè)計，在滿足性能要求的前提下也達到可以節(jié)約成本的目的，如圖5所示。

※ 4> C/SiC陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝C/SiC和C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝的關(guān)鍵是：纖維損傷??；纖維/基體界面結(jié)合強度適中；克服基體致密化過程中的“瓶頸效應(yīng)”；制備成本低。經(jīng)過兩年多的科學(xué)實驗研究，河南泛銳復(fù)合材料研究院已掌握制備C/SiC和C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料的基備工藝：先驅(qū)體浸漬裂解法（Precursor infiltrationpyrolysis, PIP）、化學(xué)氣相滲透法（Chemical vaporinfiltration, CVI）、液相滲硅法（Liguid silicon infiltration，LSI）及綜合工藝。（1）先驅(qū)體浸漬裂解法先驅(qū)體浸漬裂解法又成為液態(tài)聚合物浸漬法（Precursor infiltrationpyrolysis, PIP），在一定溫度和壓力下，采用有機先驅(qū)體溶液或熔融體浸漬碳纖維預(yù)制體，交聯(lián)固化后在惰性氣氛中進行高溫裂解，使先驅(qū)體轉(zhuǎn)化為SiC陶瓷基體。制備C/SiC和C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料使用的聚合物先驅(qū)體通常為聚碳硅烷（Polycarbosilane，PCS），其工藝流程如圖1所示。

PIP法的優(yōu)點是：（1）先驅(qū)體分子可設(shè)計，可制備成分均勻的基體；（2）制備溫度低，設(shè)備要求簡單；（3）可無壓燒結(jié)，對纖維的化學(xué)和機械損傷較??；（4）可制備大型復(fù)雜形狀的構(gòu)件。（2）化學(xué)氣相滲透法化學(xué)氣相滲透法首先將碳纖維預(yù)制體置于CVI爐中，制備熱解炭涂層，在通過CVI或者前驅(qū)體浸漬/炭化工藝制備低密度C/C坯體，然后用CVI工藝，以三氯甲基硅烷（CH3SiCl3，methyltrichlorosilane，MTS）作為SiC氣源，以H2和Ar作為還原氣體和載氣，在碳纖維預(yù)制體的表面和內(nèi)部發(fā)生原位化學(xué)反應(yīng)沉積生成SiC基體，從而得到C/SiC和C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料，其工藝流程如圖2所示。

CVI工藝制備C/SiC和C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料的主要優(yōu)點：（1）可在較低溫度下制備SiC基體，避免高溫使纖維與基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而對纖維造成損傷；（2）制備過程中能保持預(yù)制體結(jié)構(gòu)的完整性，實現(xiàn)近凈成型制備異型C/SiC和C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料；（3）可對C/SiC和C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料的成分進行設(shè)計；（4）制備的材料的基體組織均勻、純度較高。（3）液相滲硅法液相滲硅法的基本過程為：首先采用CVI或液相浸漬/炭化工藝得到低密度的C/C復(fù)合材料；然后采用熔融Si在真空下通過毛細(xì)作用進行浸滲處理，使Si熔體與C基體反應(yīng)生成SiC基體，其工藝流程如圖3所示。

LSI法制備C/SiC和C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料的優(yōu)點是：（1）制備周期短、成本低、殘余孔隙率低；（2）實現(xiàn)近凈成型制備復(fù)雜形狀的C/SiC和C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料。（4）綜合工藝在制備C/SiC和C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料時，單一的制備工藝通常存在缺陷，可綜合利用不同制備工藝的優(yōu)點，采用兩種或者兩種以上的混合制備工藝，優(yōu)化復(fù)合材料的性能。

泛銳研究院可提供真空熔煉爐（Ni基，F(xiàn)e基，Cu基合金熔煉），真空氣淬爐（Ni基，F(xiàn)e基，Cu基合金熱處理），氣氛燒結(jié)爐（室溫~2200℃，粉末燒結(jié)，固相浸滲等），等靜壓設(shè)備（粉末冶金坯體制備）；超高溫?zé)Y(jié)爐（室溫~3000℃，石墨化處理，高溫裂解，碳化，陶瓷燒結(jié)等），化學(xué)氣相沉積爐（碳化硅涂層，熱解碳等碳化物涂層），真空壓力浸漬爐（樹脂、瀝青、酚醛、陶瓷先驅(qū)體浸滲）；泛銳研究院出品，軍工標(biāo)準(zhǔn) 品質(zhì)保障。河南泛銳復(fù)合材料研究院有限公司是一家集新型材料研發(fā)生產(chǎn)、技術(shù)服務(wù)為一體的現(xiàn)代化高新企業(yè)。研究院總部設(shè)在鄭州，在西安設(shè)有研發(fā)中心，在鄭州設(shè)有生產(chǎn)基地，目前擁有北京泛銳科技有限公司和西安銳思博創(chuàng)應(yīng)用材料科技有限公司兩個子公司。研究院主要業(yè)務(wù)包括新材料的生產(chǎn)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)孵化、技術(shù)服務(wù)等。主要產(chǎn)品有復(fù)合材料（碳碳、碳陶、碳纖維增強樹脂）、深海浮力材料、氣凝膠、鈦合金、防彈材料、特種粉體材料等。能夠提供的技術(shù)服務(wù)品種有表面噴涂（噴焊技術(shù)、超音速火焰、等離子）、真空熔煉、粉末冶金（常壓、等靜壓燒結(jié)）、超臨界干燥、磁控濺射鍍膜、脈沖激光沉積、化學(xué)氣相沉積涂層、高溫真空感應(yīng)燒結(jié)、3D打印、超音速噴丸、激光噴丸、有限元仿真等。研究院與國內(nèi)外知名高校，中國科學(xué)院、航空、航天、船舶所屬的多所研究院所建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系，與北京銀杏資本管理有限公司、北京金桐網(wǎng)投資有限公司等建立合作，打造新材料產(chǎn)、學(xué)、研、用一體化平臺，為更多的新材料科研同行構(gòu)筑成長沃土。