炭化ケイ素ウィスカー表面ウィスカー（sic-w）の特性は、ナノメートルからマイクロメートルの範囲の直径を有する高度に配向した単結晶繊維である。結晶構造はダイヤモンドと同様である。結晶中に化学的不純物がほとんどなく、結晶粒界も存在しない。結晶構造に欠陥が少なく、結晶相成分が均一である。高融点、低密度、高強度、高弾性率、低熱膨張率、耐摩耗性、耐食性、耐高温酸化性を有する。高温および高強度の用途が要求される用途を強化するために主に使用されています。関連指標を次の表に示します。
融点> 2700密度3. 21g / cm 3引張強度2100kg / cm 2弾性率4. 9×104kg / cm 2
sic-wはα型（六方晶系、菱面体晶系）とβ型（面心立方晶系）の2つの結晶形を持ち、β型はα型よりも優れている。現在、β-シックウィスカーのみが工業的規模の生産を達成しているので、研究および使用は主にβ-シックウィスカーである。
sic-wは、セラミックマトリックス複合材の強化に使用できます
-w強化セラミック材料は主にAl2O3、ZrO2、ムライトセラミックなどである。複合技術が成熟し続けるにつれて、Si 3 N 4、ZRB 2およびガラスセラミックのような複合材料を強化した。
1）Al2O3セラミックマトリックス複合材料
アルミナセラミックスは、高融点、高硬度、耐摩耗性および構造安定性の利点を有するが、その強度は低い。 sic-wによる強化と強化の後、靱性は9mpa・m1 / 2以上に達することができ、強度は600-900mpaに達することができる。
アルミナの使用をさらに広げるための炭化ケイ素ウィスカの使用は、部品、切削工具および内燃機関のある種の部品を摩耗させるために適用されてきた。その中でも、セラックウィスカー強化セラミック切削工具材料は、優れた破壊靭性および耐熱衝撃性により高温合金などの難しい合金を切断し、工具の耐用年数を延長し、切削効率がはるかに高い優れた性能を有する。通常のツールは大きな応用可能性を有する。
2）zro2セラミックマトリックス複合材料
酸化ジルコニウムセラミックスは、化学的安定性が高く、融点が高く、高温コンダクタンスが良好であるため、耐火物、高速イオン伝導体、高温発熱体などとして広く用いられている。高温での相変態強化機構の不具合により、その高温機械的性質が著しく低下する。 sic-wの添加は、その弾性率、硬度、高温強度および靭性を増加させることができ、それによってその適用範囲を拡大する。
現状では、1350以上で使用されているガスタービンロータ、タービン静翼、各種セラミックエンジン部品、セラミック工具、線引き金型、ベアリングなどに使用することができます。
3）ムライトセラミックマトリックス複合材料
ムライトのセラミックは、均一な膨張、良好な耐熱衝撃性、高硬度および低温クリープ値の利点を有する。それは高品質の耐火材料であるが、その靱性は比較的低く、したがってその実用性に影響を及ぼす。
中国科学アカデミーの研究者にはムライトを強化するために30体積％のβ-シックウィスカーを使用しています。焼結条件では、材料の強度は高温圧力570mPaより約10％高く、破壊靱性は4.5mpa 1/2である。ムライトは100％以上増加する
4）zrb2セラミックマトリックス複合材
zrb2セラミックスは、高融点、高硬度、優れた耐摩耗性および化学的安定性の利点を有する。典型的な超高温セラミックスであり、冶金工業、電子機器および耐火金属の鋳造に使用することができる。低い靭性のために、適用範囲のさらなる拡張を制限する。 zrb2マトリックスへのsic-wの添加は、材料の靭性を改善する。
炭化ケイ素ウィスカーを30％の体積分率で添加すると、材料の靭性は純粋なzrb2セラミックよりも71％高い6.33mpa・m 1/2に達することができ、33％ sic粒子のものはzrb2セラミックスを強化した。 ％。 sic-w強化zrb2セラミックスは、熱保護装置、超音速宇宙飛行体のフロントコンパートメント、ロケットノズルなどの耐熱部品に使用できます。
5）シリコンウィスカー強化窒化珪素セラミックス
Si3N4セラミックスを強化するセラミックスウィスカーは、破壊靭性と安定性を改善する主な方法の1つです。以前の研究では、ウィスカーの強化効果は、ウィスカーの分散度、ウィスカーの大きさおよび体積の割合だけでなく、ウィスカーの空間的な位置および配向にも依存することが示されている。
研究者らは窒化ケイ素系のウィスカの複合材料におけるウィスカの配向を研究してきた。ウィスカーが同じ方向にあり、ウィスカーが基板界面に弱く接続されている場合、この方向の破壊靱性は最大値を有する。強度および破壊靭性はそれぞれ1038mPaおよび10.7mPa m 1/2であった。
窒化ケイ素セラミックスの一連の優れた物理的および機械的特性および化学的特性は、高温構造材料、工具セラミック材料、耐摩耗性セラミック材料および耐摩耗性セラミック材料において大きな市場および適用可能性を有する。ウィスカー強化研究の深化に伴い、工具、ベアリング、エンジン、断熱材などに窒化ケイ素セラミックスを適用することがより完璧なものとなります。
6）ガラスセラミックマトリックス複合材
ガラスセラミックへのsic-wの添加は、容易なガラス形成の利点を保持するだけでなく、材料の強度および靭性を2倍以上に増加させる。
例えば、sic-w強化および強化された生物活性ガラス - セラミック複合材は、4.3mpa・m 1/2の靭性、460mpaまでの強度および24.7までのワイブル係数を有する。 sic-wとバイオガラスセラミックスの生物活性。人体の曲げ強さに相当する応力で50年以上の寿命があり、寿命が最も長いバイオセラミック材料である。それは人工歯および骨修復材料および骨および関節のような骨を調製するために使用することができる。組織工学の足場材料。
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