工业化制备碳化硅纤维的方法主要有:①化学气相沉积法,将甲基氯硅烷(如甲基三氯硅烷)类化合物气体与氢气混合,在一定温度下发生化学反应,生成的碳化硅微晶沉积在细钨丝或碳纤维上,再经过热处理从而获得含有芯材的复合碳化硅纤维。由于该方法无法实现碳化硅纤维的工业化生产而被逐渐淘汰。②先驱体转化法,1975年由日本东北大学矢岛圣使教授发明,1983年,日本碳公司以该法完成批量生产碳化硅纤维,商品名为NICALON。1984年,日本宇部兴产公司以低分子硅烷化合物与钛化合物合成有机金属聚合物,采用特殊纺丝技术,制成性能更好的含钛碳化硅纤维,商品名为TYRANNO。是比较成熟、已实现工业化生产的方法,也是碳化硅纤维制备研究的主流方向。以聚碳硅烷为先驱体,在250~350℃下熔体纺丝成形,并经空气不熔化处理,高温裂解而制得。③活性炭纤维转化法,包括三大工序:活性炭纤维制备;在一定真空度的条件下,在1200~1300℃的温度下,活性炭纤维与二氧化硅发生反应而转化为碳化硅纤维;在氮气气氛下进行热处理(1600℃)。活性炭纤维转化法是实现碳化硅纤维的应用大众化的最佳途径。
碳化硅纤维呈黑色,有金属光泽,密度2.4~3.0克/厘米3,纤维直径2~20微米,强度2.6~4.0吉帕,初始模量190~400吉帕,在空气中可耐1300℃高温,在此温度下强度和模量几乎不变;对酸、碱有良好的耐受性,对雷达波有极好的吸收功能,耐中子和γ射线性能良好,与纯铝和陶瓷有良好的相溶性。
碳化硅纤维主要用于金属基、陶瓷基和树脂基复合材料的增强纤维,也可制成织物、毡和绳等,用于热覆盖材料、高温传送带、耐高温过滤材料、机体结构材料、隐身功能材料、吸波材料、火箭和喷气发动机的高温部件、陶瓷切削刀、燃气轮机叶片、热交换器、运输带和防护罩等。