纤维增强陶瓷基复合材料(CMC),是指在陶瓷基体中添加纤维来增加强度和韧性的复合材料。陶瓷具有优异的耐高温、耐腐蚀、抗氧化、高硬度等特点,但同时也具有脆性大、韧性低、抗冲击性弱、易断裂等缺点,限制了其作为结构材料使用的广度与深度。为提高陶瓷材料的韧性、降低其脆性,添加增强体生产复合型材料成为陶瓷材料发展趋势。
添加纤维作为增强体,利用纤维的高强度、高韧性等特性,可以大幅提升陶瓷材料的抗冲击性,因此纤维增强陶瓷基复合材料是陶瓷材料发展的重要方向之一。纤维增强陶瓷基复合材料具有优良的强度、硬度、韧性、耐高温性、耐磨性、抗高温蠕变性、低热导率、低热膨胀系数、耐化学腐蚀、介电性、透波性等特性,可以广泛应用在磨具磨料、电子、能源、交通运输、航空航天、国防军工等领域。
根据新思界产业研究中心发布的
《2020-2024年纤维增强陶瓷基复合材料行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,纤维增强陶瓷基复合材料制造是以碳、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物等为基体,以金属纤维、玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维等为增强体。受技术水平的限制,现阶段,全球能够生产的各种纤维增强陶瓷基复合材料均存在不同的优缺点,其中,碳纤维增强陶瓷基复合材料是技术较为成熟、应用范围较广的品类。
纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺主要包括料浆浸渍与热压烧结法、直接氧化沉积法、溶胶凝胶法、化学气相法、先驱体转化法等。在全球市场中,技术较为先进、产品质量可靠性较高的企业主要有美国通用电气、英国罗罗、美国普惠等。我国于20世纪70年代开始研究纤维增强陶瓷基复合材料技术,起步较晚,在产品性能与可靠性等方面与国际领先企业相比还存在差距。
现阶段,全球纤维增强陶瓷基复合材料技术仍在不断进步过程中,产品仍然存在部分缺陷,如添加的纤维增强体性能损失、复合材料孔隙率较高等,因此加大创新能力、提升技术工艺、提高产品性能与可靠性仍是相关企业关注的重点。在此背景下,我国纤维增强陶瓷基复合材料行业拥有弯道超车机会。
新思界
行业分析人士表示,纤维增强陶瓷基复合材料在保留陶瓷材料的原有优异性能外,还提升了其强度、韧性、抗冲击性等性能,是一种高性能复合材料。我国纤维增强陶瓷基复合材料行业发展时间较短,在技术工艺、产品稳定性等方面实力较弱。但现阶段全球纤维增强陶瓷基复合材料技术尚不成熟,仍有很大进步空间,我国相关企业发展时间较为充足。