近化学计量比第三代碳化硅纤维(SiC纤维)是以有机硅化合物为前驱体,通过先进纺丝与高温热解工艺制成的β-碳化硅结构无机陶瓷纤维。碳化硅纤维(SiC纤维)自20世纪80年代问世以来经历了三次明显的产品迭代,其耐热性与强度都得到了明显增强。第一代碳化硅纤维(SiC纤维)以Nicalon 200为代表,氧含量较高,1200℃以上强度骤降;第二代碳化硅纤维(SiC纤维)以Hi-Nicalon为典型,氧含量降低,但碳含量偏高,抗氧化性不足;第三代碳化硅纤维(SiC纤维)核心突破在于实现了近化学计量比和高结晶度,耐温性跃升至1800-1900℃。
第三代碳化硅纤维(SiC纤维)可在1800-1900℃温度下长期工作,在1850℃极限测试中强度保持率>85%,力学稳定性强,环境耐受性高。目前第三代碳化硅纤维产品主要有日本碳素公司的Hi-Nicalon S、宇部兴产公司的Tyranno SA和美国Dow Corning公司的Sylramic和湖南泽睿的Zeralon®3A与Zelramic®300纤维等。Hi-Nicalon S纤维是采用电子束辐照实现无氧交联,交联后的纤维在 1500℃左右H2气氛中烧成,去除富余碳。Tyranno SA纤维是通过聚碳硅烷(PCS)和乙酰丙酮铝(Al(AcAc)3)反应合成聚铝碳硅烷(PACS),经纺丝、空气不熔化和高温处理得到的。湖南泽睿新材料的Zeralon®3A与Zelramic®300纤维采用空气氧化交联工艺,解决了电子束辐照交联工艺生产效率低、设备投入大的问题。
新思界产业研究中心整理发布的《
2025年中国近化学计量比第三代碳化硅纤维(SiC纤维)市场专项调研及企业“十五五规划”建议报告》显示,第三代碳化硅纤维(SiC纤维)由于性能优异,在航空航天、核能、高端装备等领域均可应用。在航空天领域,第三代碳化硅纤维(SiC纤维)可用于航空发动机热端部件、高超音速飞行器;在核能领域,第三代碳化硅纤维(SiC纤维)可用于核包壳管、第一壁、流道管插件等;在高端装备领域,第三代碳化硅纤维(SiC纤维)可用于高铁刹车盘、半导体/光伏热场材料等。
当前,全球第三代碳化硅纤维(SiC纤维)市场主要被日本碳素公司和宇部兴产占据,不过近年来,伴随着国内企业的第三代碳化硅纤维(SiC纤维)产业化,中国企业的市场份额提升。中国第三代碳化硅纤维(SiC纤维)生产企业主要有湖南泽睿新材料、火炬电子等。湖南泽睿新材料碳化硅纤维产品包括Zeralon耐温系列碳化硅纤维、Zelramic耐温系列碳化硅纤维、Zeralon不同电阻率系列碳化硅纤维、Zerafber高性价比系列碳化硅纤维等,掺杂型碳化硅纤维连续生产线产能达到20吨/年。火炬电子始创于1989年,其全资子公司立亚新材具有第三代碳化硅纤维(SiC纤维)生产能力,年产能10顿,产品主要用于国防军工领域。
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