碳化硅纤维(又称SiC纤维)英文名为silicon carbide fibre,是以有机硅化合物为原料经纺丝、碳化或气相沉积而制得具有β-碳化硅结构的无机纤维,属陶瓷纤维类。碳化硅纤维从形态上分为晶须和连续纤维两种,其中晶须是一种单晶,直径一般为0.1~2um,长度为20~300um,粉末状;连续纤维是碳化硅包覆在钨丝或碳纤维等芯丝上而形成的连续丝或纺丝和热解而得到纯碳化硅长丝。
碳化硅纤维最高使用温度达1200℃,其耐热性和耐氧化性均优于碳纤维,强度达1960~4410MPa,在最高使用温度下强度保持率在80%以上,因此碳化硅纤维主要用作热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体或熔融金属的滤布等耐高温材料,以及作为增强材料与碳纤维或玻璃纤维合用做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、齿轮箱和机身结构材料等,还可用做体育用品,其短切纤维则可用做高温炉材等。
碳化硅纤维首次于1973年由美国阿芙科公司投产。经过几十年的发展,碳化硅纤维已发展至第三代碳化硅纤维。2020年9月,BJS Ceramics成功试产了可承受高达1500˚C温度的第三代碳化硅纤维。
新思界
产业研究中心发布的
《2021-2026年中国碳化硅纤维行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,目前,全球碳化硅纤维市场规模已超过20亿元,碳化硅纤维在航空航天、能源电力、工业等领域已有广泛应用,2020年,受新型冠状病毒肺炎疫情的影响,全球飞机订单数量减少、工厂停工和供应链中断等对全球碳化硅纤维需求产生较大负面影响。
国外碳化硅纤维市场主要生产企业有Ube Industries,Ltd.(日本)、NGS Advanced Fiber Co.Ltd.(日本)、S Haydale Technologies Inc.(美国)、MATECH (美国)、Specialty Materials,Inc.(美国)、COI Ceramics, Inc. (美国)、GE Aviation (美国、BJS Ceramics GmbH(德国)等,中国目前掌握碳化硅纤维材料生产技术的企业有苏州赛菲集团有限公司、宁波众兴新材料科技有限公司等。
由于碳化硅纤维价格高,碳化硅纤维的非复合应用非常有限。连续纤维型碳化硅纤维在是目前最主要的应用类型,主要用作PMC、CMC和MMC的增强材料。其中碳化硅纤维的CMC应用主导了市场,基于碳化硅纤维的CMC组件用于飞机和陆用涡轮发动机、核反应堆;碳化硅增强型PMC组件用于耐热过滤器和窗帘、皮带和运动休闲设备;用不连续碳化硅纤维增强的铝和钛MMC用于汽车和航空航天工业。
但是,近些年掌握碳化硅纤维生产技术的企业越来越多,现有企业在不断扩大生产能力,例如宇部工业株式会社计划在2025年开始量产碳化硅纤维,该公司计划将其碳化硅纤维产能扩大到200吨。因此,预计未来碳化硅纤维的价格将有明显下降,碳化硅纤维的应用领域和需求规模也将进一步扩大,进而推动整个行业市场规模的快速增长,预计2026年,全球碳化硅纤维市场规模将超过80亿元,年均增速超过20%,行业将保持高速增长态势。