碳化硅纖維(又稱SiC纖維)英文名為silicon carbide fibre,是以有機(jī)硅化合物為原料經(jīng)紡絲、碳化或氣相沉積而制得具有β-碳化硅結(jié)構(gòu)的無機(jī)纖維,屬陶瓷纖維類。碳化硅纖維從形態(tài)上分為晶須和連續(xù)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(xù)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(xù)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(dá)1200℃,其耐熱性和耐氧化性均優(yōu)于碳纖維,強(qiáng)度達(dá)1960~4410MPa,在最高使用溫度下強(qiáng)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(qiáng)材料與碳纖維或玻璃纖維合用做成噴氣式飛機(jī)的剎車片、發(fā)動機(jī)葉片、齒輪箱和機(jī)身結(jié)構(gòu)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(chǎn)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,碳化硅纖維已發(fā)展至第三代碳化硅纖維。2020年9月,BJS Ceramics成功試產(chǎn)了可承受高達(dá)1500˚C溫度的第三代碳化硅纖維。
新思界
產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的
《2021-2026年中國碳化硅纖維行業(yè)市場深度調(diào)研及發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》顯示,目前,全球碳化硅纖維市場規(guī)模已超過20億元,碳化硅纖維在航空航天、能源電力、工業(yè)等領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用,2020年,受新型冠狀病毒肺炎疫情的影響,全球飛機(jī)訂單數(shù)量減少、工廠停工和供應(yīng)鏈中斷等對全球碳化硅纖維需求產(chǎn)生較大負(fù)面影響。
國外碳化硅纖維市場主要生產(chǎn)企業(yè)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(chǎn)技術(shù)的企業(yè)有蘇州賽菲集團(tuán)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(jià)格高,碳化硅纖維的非復(fù)合應(yīng)用非常有限。連續(xù)纖維型碳化硅纖維在是目前最主要的應(yīng)用類型,主要用作PMC、CMC和MMC的增強(qiáng)材料。其中碳化硅纖維的CMC應(yīng)用主導(dǎo)了市場,基于碳化硅纖維的CMC組件用于飛機(jī)和陸用渦輪發(fā)動機(jī)、核反應(yīng)堆;碳化硅增強(qiáng)型PMC組件用于耐熱過濾器和窗簾、皮帶和運(yùn)動休閑設(shè)備;用不連續(xù)碳化硅纖維增強(qiáng)的鋁和鈦MMC用于汽車和航空航天工業(yè)。
但是,近些年掌握碳化硅纖維生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)越來越多,現(xiàn)有企業(yè)在不斷擴(kuò)大生產(chǎn)能力,例如宇部工業(yè)株式會社計(jì)劃在2025年開始量產(chǎn)碳化硅纖維,該公司計(jì)劃將其碳化硅纖維產(chǎn)能擴(kuò)大到200噸。因此,預(yù)計(jì)未來碳化硅纖維的價(jià)格將有明顯下降,碳化硅纖維的應(yīng)用領(lǐng)域和需求規(guī)模也將進(jìn)一步擴(kuò)大,進(jìn)而推動整個(gè)行業(yè)市場規(guī)模的快速增長,預(yù)計(jì)2026年,全球碳化硅纖維市場規(guī)模將超過80億元,年均增速超過20%,行業(yè)將保持高速增長態(tài)勢。