中国粉体网讯随着现代工业技术的蓬勃发展，陶瓷基复合材料的成形技术已成为全球科研人员关注的关键领域之一。在众多陶瓷基复合材料中，碳化硅（SiC）凭借力学性能优异、密度低、耐腐蚀、抗氧化性强、化学与热稳定性佳及摩擦磨损性能突出等多重优势，近几十年来持续吸引着广泛关注，成为极具应用潜力的新型材料。其应用场景已覆盖商业与军事系统的高功率微波器件、LED与MOSFET等电子器件、汽车及航空航天领域的光学器件、恶劣环境下的微机电传感器（MEMS）、内燃机与熔炉用气体和化学传感器，以及光电领域的光电传感器等多个重要领域，展现出广阔的应用前景、/p>
Si-SiC复合材料
Si-SiC复合材料主要通过反应烧结工艺制备：将SiC粉与石墨粉按特定比例混合压制成坯体后，在高于1410℃的真空环境下，渗入熔融态或气相Si，使Si与石墨发生反应，最终形成致密的SiC基陶瓷复合材料。该材料不仅继承了SiC本身的优良特性，还具备密度低、机械强度高、导热性优异、膨胀系数极小等突出优势，同时拥有加工工艺简单、烧结温度低、成本可控的特点，且能够与其他成型工艺灵活结合，在多个领域中发挥着关键作用?#8203;
然而，断裂韧性较低是反应烧结Si-SiC复合材料的致命弱点，严重限制了其在更高要求场景中的应用。针对这一缺陷，当前科研领域主要采用两种优化路径：一是通过工艺改进减少材料内部的游离Si含量，从成分调控角度提升力学性能；二是在材料体系中引入增强相，借助结构优化改善其断裂韧性，为Si-SiC复合材料的进一步推广奠定基础?#8203;
SiC-SiCf复合材料
SiC-SiCf复合材料是SiC基陶瓷复合材料中的佼佼者，兼具耐高温、高比强度、高比模量等优异性能，且表现出类似金属材料的假塑性，对缺口敏感度低，已逐渐成为航空发动机热端关键部件和超音速飞机热结构部件的首选材料，在航空航天等高端装备领域具有不可替代的地位。该复合材料具有复杂的多尺度层次结构，这一特性使其在不同特定尺度下呈现出各异的断裂机制，同时存在跨尺度的耦合失效特性，为材料性能的精准调控带来了挑战与机遇?#8203;
经过科研人员的深入研究，已从宏观力学角度成功建立起SiC-SiCf复合材料内部成分属性（如纤维、基体和界面）与材料机械性能之间的关联，为材料的性能优化提供了理论支撑。在制备技术方面，目前主流方法包括前驱体浸渗热解（PIP）、化学气相渗透（CVI?化学气相沉积（CVD）、反应烧结工艺（RMI）、热压法（HP）等。其中，CVI和PIP是传统且应用最广泛的技术，CVI通过前驱体气体化合物在高温下分解、缩聚并沉积于多孔介质内部实现致密化，涉及气体扩散、吸附、表面反应和气体解吸等关键步骤；而PIP则更擅长填充材料内部的大孔、/p>
现有超高温陶瓷前驱体的结构及合成方法 来源：Lin.Research Progress on the Structural Design and Synthesis Method of Ultra-high Temperature Ceramic Precursors
在实际生产中，考虑到单一工艺的局限性，常采用CVI与PIP的组合工艺，该组合既融合了CVI工艺持续气相沉积的优势，又借助了PIP工艺液相渗透效率高的特点，能够实现SiC-SiCf复合材料的快速致密化，有效提升生产效率与材料性能，为其在高端领域的规模化应用提供了技术保障?#8203;
综上所述，碳化硅陶瓷及其两类核心复合材料凭借各自独特的性能优势，在现代工业的多个关键领域展现出巨大的应用价值。随着制备工艺的不断优化与性能研究的持续深入，这类材料必将在更多高端场景中发挥重要作用，推动相关产业的技术升级与发展、/p>
参考来溏
吴伟?激?反应烧结成形碳化硅基陶瓷复合材料的性能优化研究
Snead. Silicon carbide and its composites for nuclear applications Historical overview.
Lin.Research Progress on the Structural Design and Synthesis Method of Ultra-high Temperature Ceramic Precursors
(中国粉体网编辑整?月明)
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