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国装新材:高性能氧化铝连续纤维的制备及先端应用(报告)

内容概述氧化铝连续纤维是一种新型高性能陶瓷晶体纤维,主要成分为AlO。与碳纤维、碳化硅纤维等非氧化物纤维...

氧化铝连续纤维是一种新型高性能陶瓷晶体纤维,主要成分为Al2O3。与碳纤维、碳化硅纤维等非氧化物纤维相比,该材料展现出独特的耐热性和高温氧化稳定性优势,可在极端温度环境下保持优异的力学性能,是当前高温结构材料和先进复合材料领域最具发展前景的新型增强材料之一,可广泛应用于军工、航空航天、核工业等尖端行业,同时在光伏组件、汽车工业、钢包盖及高温窑炉等民用工业场景也展现出重要价值。

不过,由于技术路线繁杂,前驱体制备困难,氧化铝连续纤维的商业化生产技术过去一直掌控在国外企业,而我国在该领域长期遭受“卡脖子”困境,导致我国在高端材料应用上受制于人。

为了填补我国商业化制备氧化铝连续纤维的空白,国装新材创新性地通过分子陶瓷法成功实现了自主制备莫纶996及莫纶857等系列的氧化铝连续纤维,其核心突破在于元素固溶与晶界偏聚、晶粒吞并与溶解析出等关键问题,不仅规避了现行有机型陶瓷前驱体技术路线繁杂、陶瓷收率低、生产过程需用有机溶剂等局限,而且整个过程原料易得、环保便捷、易于普及、成本可控,在规模化制备上具有很大的应用前景。

其中,莫纶996氧化铝连续纤维的α相含量高达99%,而国装新材料第三代连续氧化铝纤维——莫纶857,则进一步通过优化配方组分,改进同轴多流场跨大温域结晶等制备工艺,使其在高温下形成莫来石主相抑制α相副相,利用相场竞争来提升纤维性能,具有力学性能优异(拉伸强度2.50GPa、拉伸模量275GPa),结构致密(密度3.g/cm3,晶粒尺寸≤150nm)的优点,应用于高温场景,在Air/1200℃保温10小时,强度保留率达到93.7%。

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