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你知道SiC–SiC複合材料如何在高溫下保持強度和穩定性嗎？探索它的熱穩定性！
隨著高溫應用需求日益增加，SiC–SiC複合材料作為一種陶瓷基複合材料，受到了越來越多的關注。這種材料通常用於燃氣渦輪等應用中，並且被視為傳統金屬合金的一種替代品。SiC–SiC複合材料是由陶瓷纖維或顆粒構成，並嵌入陶瓷基質中。以SiC（碳化矽）為基質的複合材料，展示了優良的熱、機械及化學穩定性，並且具有高的強度重量比。
製程
SiC–SiC複合材料的製造主要有三種不同的方法，每種方法都會根據所需的結構與性能進行不同的變化：
化學氣相滲透（CVI）：此方法利用氣相SiC前驅物來在預成形物中生長SiC纖維，然後再進一步滲透氣體以實現致密化，形成基質相。
聚合物滲透與焦化（PIP）：此方法通過使用預陶瓷聚合物滲透纖維預成形物，形成SiC基質。因為在聚合物轉化為陶瓷的過程中可能會引起收縮，這常常導致10–20%的殘餘孔隙。
熔融滲透（MI）：此方法涉及使用分散的SiC顆粒漿料滲透纖維預成形物，或者先用CVI在SiC纖維上鍍碳，再用液體Si進行反應，以形成SiC。儘管此方法的殘餘孔隙度通常更低（約5%），但其化學反應性及熔體粘度的考量也不容忽視。
性質
機械性質
SiC–SiC複合材料的機械性質根據其組成之纖維、基質和相的不同而有所變化。例如，纖維的大小、成分和排列會直接影響這一複合材料的特性。該材料通常展現出非脆性的行為，儘管它是完全的陶瓷，這主要歸因於基質微裂紋與纖維-基質脫結之間的相互作用。
熱性質
SiC–SiC複合材料具有相對較高的熱導率，可以在高溫環境下運作。熱導率會受到材料的殘餘孔隙度及化學屬性的影響，通常經過良好處理的SiC–SiC複合材料在1000°C（1830°F）時能達到約30 W/m-K的熱導率。
化學性質
由於SiC–SiC複合材料主要用於高溫應用，因此其抗氧化性至關重要。隨著溫度的不同，氧化機制也會有所變化。在高於1000°C的範圍內，氧化可生成一層保護氧化物層，從而提升材料的性能。
應用
航空航天
SiC陶瓷基複合材料在航空航天領域的應用非常廣泛，尤其是在渦輪引擎部件和熱保護系統中。由於其擁有優異的高溫能力、低密度及抗氧化和抗腐蝕的特性，SiC/SiC CMCs在航空航天應用中大放異彩。
未來SiC/SiC CMCs的發展及實施面臨的挑戰，主要是對陶瓷材料特性及其老化機制缺乏充分了解。在這個背景下，逸出的缺陷、不純物、孔隙度及表面韌性等因子都會影響SiC纖維的蠕變與破壞行為。
那麼，在不斷進步的科技背景之下，SiC–SiC複合材料將如何在未來的高溫應用中持續提升其性能，並克服當前的挑戰呢？
