铝氧含量调控对碳化硅陶瓷纤维烧结性能的影响机制研究

来自国内的研究人员通过调控铝(Al)和氧(O)含量，创新性采用两阶段固化法（空气预氧化+热交联）制备连续碳化硅(SiC)纤维。研究发现含0.6 wt% Al和10.32 wt% O的SiC纤维具有最佳性能（抗压强度1.35 GPa），而氧含量异常会导致结构疏松（0.35 GPa），为高温抗氧化陶瓷纤维的工业化制备提供了成本优化方案。

　　

这项研究揭示了铝(Al)和氧(O)含量对碳化硅(SiC)陶瓷纤维性能的精细调控机制。通过创新的两阶段固化工艺——先空气预氧化再热交联，研究人员成功制备出具有光滑表面和高密度结构的连续SiC纤维。当铝含量精确控制在0.6 wt%、氧含量为10.32 wt%时，纤维展现出卓越的机械性能（抗压强度达1.35 GPa）。有趣的是，氧含量不足会导致聚铝碳硅烷纤维热固性变差，在热解温度下发生熔融变形；而过量氧则会造成结构疏松多孔，使机械性能骤降至0.35 GPa。研究还发现，铝含量过低（<0.6 wt%）时，烧结助剂活性不足，会形成多孔结构（强度仅0.91 GPa）。相较于传统空气预氧化法，这种两阶段固化策略在保证性能的同时显著降低了生产成本，为开发高温抗氧化结构材料提供了新思路。