碳化硅纖維(又稱SiC纖維)英文名為silicon carbide fibre,是以有機硅化合物為原料經紡絲、碳化或氣相沉積而制得具有β-碳化硅結構的無機纖維,屬陶瓷纖維類。碳化硅纖維從形態上分為晶須和連續纖維兩種,其中晶須是一種單晶,直徑一般為0.1~2um,長度為20~300um,粉末狀;連續纖維是碳化硅包覆在鎢絲或碳纖維等芯絲上而形成的連續絲或紡絲和熱解而得到純碳化硅長絲。
碳化硅纖維最高使用溫度達1200℃,其耐熱性和耐氧化性均優于碳纖維,強度達1960~4410MPa,在最高使用溫度下強度保持率在80%以上,因此碳化硅纖維主要用作熱屏蔽材料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等耐高溫材料,以及作為增強材料與碳纖維或玻璃纖維合用做成噴氣式飛機的剎車片、發動機葉片、齒輪箱和機身結構材料等,還可用做體育用品,其短切纖維則可用做高溫爐材等。
碳化硅纖維首次于1973年由美國阿芙科公司投產。經過幾十年的發展,碳化硅纖維已發展至第三代碳化硅纖維。2020年9月,BJS Ceramics成功試產了可承受高達1500˚C溫度的第三代碳化硅纖維。
新思界
產業研究中心發布的
《2021-2026年中國碳化硅纖維行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,目前,全球碳化硅纖維市場規模已超過20億元,碳化硅纖維在航空航天、能源電力、工業等領域已有廣泛應用,2020年,受新型冠狀病毒肺炎疫情的影響,全球飛機訂單數量減少、工廠停工和供應鏈中斷等對全球碳化硅纖維需求產生較大負面影響。
國外碳化硅纖維市場主要生產企業有Ube Industries,Ltd.(日本)、NGS Advanced Fiber Co.Ltd.(日本)、S Haydale Technologies Inc.(美國)、MATECH (美國)、Specialty Materials,Inc.(美國)、COI Ceramics, Inc. (美國)、GE Aviation (美國、BJS Ceramics GmbH(德國)等,中國目前掌握碳化硅纖維材料生產技術的企業有蘇州賽菲集團有限公司、寧波眾興新材料科技有限公司等。
由于碳化硅纖維價格高,碳化硅纖維的非復合應用非常有限。連續纖維型碳化硅纖維在是目前最主要的應用類型,主要用作PMC、CMC和MMC的增強材料。其中碳化硅纖維的CMC應用主導了市場,基于碳化硅纖維的CMC組件用于飛機和陸用渦輪發動機、核反應堆;碳化硅增強型PMC組件用于耐熱過濾器和窗簾、皮帶和運動休閑設備;用不連續碳化硅纖維增強的鋁和鈦MMC用于汽車和航空航天工業。
但是,近些年掌握碳化硅纖維生產技術的企業越來越多,現有企業在不斷擴大生產能力,例如宇部工業株式會社計劃在2025年開始量產碳化硅纖維,該公司計劃將其碳化硅纖維產能擴大到200噸。因此,預計未來碳化硅纖維的價格將有明顯下降,碳化硅纖維的應用領域和需求規模也將進一步擴大,進而推動整個行業市場規模的快速增長,預計2026年,全球碳化硅纖維市場規模將超過80億元,年均增速超過20%,行業將保持高速增長態勢。