SiC陶瓷基复合材料（Silicon Carbide Ceramic Matrix Composites, SiC CMCs） 是以 碳化硅（SiC）陶瓷 为基体，通过引入 纤维增强体（如碳纤维、SiC纤维）或 颗粒/晶须增强相（如SiC颗粒、碳化硼）形成的先进复合材料。它结合了陶瓷的高温稳定性、高硬度和增强体的韧性，广泛应用于极端环境（如航空航天、核能、高温工业）。
一、材料组成与结构
• 基体：碳化硅（SiC）陶瓷，具有共价键结构，高温稳定性优异。
• 增强体：
◦ 连续纤维：碳纤维（C纤维）、SiC纤维（如Nicalon纤维）。
◦ 短切纤维/晶须：SiC晶须、碳化硼（B₄C）颗粒。
• 界面层：常添加 热解碳（PyC） 或 氮化硼（BN） 涂层，优化纤维与基体结合，提高韧性。
二、物理特性
1. 机械特性
• 密度：2.8–3.2 g/cm³（轻于金属，接近纯SiC陶瓷）。
• 硬度：
◦ 基体硬度：莫氏硬度 ~9.5，维氏硬度 ~2500–3000 HV。
◦ 复合材料硬度略低于纯SiC（因增强体影响）。
• 抗弯强度：300–800 MPa（纤维增强显著提升韧性，避免脆性断裂）。
• 弹性模量：300–450 GPa（高刚性，抗变形能力强）。
• 断裂韧性：8–15 MPa·m¹/²（远高于纯SiC陶瓷的2–4 MPa·m¹/²）。
2. 热学特性
• 耐高温性：
◦ 长期使用温度：1200–1400°C（惰性气氛或真空）；
◦ 氧化环境中：800–1200°C（表面形成SiO₂保护层）。
• 热导率：120–200 W/(m·K)（高导热性，优于金属合金）。
• 热膨胀系数（CTE）：4.0–4.5 ppm/°C（低膨胀，与SiC纤维匹配，减少热应力）。
• 抗热震性：优异（低CTE+高导热性，可承受剧烈温度变化）。
3. 电学特性
• 电导率：半导体特性（纯SiC为宽禁带半导体，电导率可通过掺杂调节）。
• 介电常数：~10（高频下介电损耗低，适合高温电子器件）。
4. 化学与环境特性
• 耐腐蚀性：
◦ 耐强酸（除氢氟酸和热浓硫酸）、强碱腐蚀；
@薯队长 #实验 #材料 #耐磨耐腐蚀 #新材料 #材料物理 #金属氧化物 #改性塑料
一、材料组成与结构
• 基体：碳化硅（SiC）陶瓷，具有共价键结构，高温稳定性优异。
• 增强体：
◦ 连续纤维：碳纤维（C纤维）、SiC纤维（如Nicalon纤维）。
◦ 短切纤维/晶须：SiC晶须、碳化硼（B₄C）颗粒。
• 界面层：常添加 热解碳（PyC） 或 氮化硼（BN） 涂层，优化纤维与基体结合，提高韧性。
二、物理特性
1. 机械特性
• 密度：2.8–3.2 g/cm³（轻于金属，接近纯SiC陶瓷）。
• 硬度：
◦ 基体硬度：莫氏硬度 ~9.5，维氏硬度 ~2500–3000 HV。
◦ 复合材料硬度略低于纯SiC（因增强体影响）。
• 抗弯强度：300–800 MPa（纤维增强显著提升韧性，避免脆性断裂）。
• 弹性模量：300–450 GPa（高刚性，抗变形能力强）。
• 断裂韧性：8–15 MPa·m¹/²（远高于纯SiC陶瓷的2–4 MPa·m¹/²）。
2. 热学特性
• 耐高温性：
◦ 长期使用温度：1200–1400°C（惰性气氛或真空）；
◦ 氧化环境中：800–1200°C（表面形成SiO₂保护层）。
• 热导率：120–200 W/(m·K)（高导热性，优于金属合金）。
• 热膨胀系数（CTE）：4.0–4.5 ppm/°C（低膨胀，与SiC纤维匹配，减少热应力）。
• 抗热震性：优异（低CTE+高导热性，可承受剧烈温度变化）。
3. 电学特性
• 电导率：半导体特性（纯SiC为宽禁带半导体，电导率可通过掺杂调节）。
• 介电常数：~10（高频下介电损耗低，适合高温电子器件）。
4. 化学与环境特性
• 耐腐蚀性：
◦ 耐强酸（除氢氟酸和热浓硫酸）、强碱腐蚀；
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