DITF：陶瓷纤维的开发和织造工艺

陶瓷纤维复合材料，亦称陶瓷基复合材料(CMCs)，是一种特殊的材料，它们耐高温，并且由于陶瓷纤维的增强作用，与传统陶瓷相比，它们可以抵抗快速且强烈的温度变化而不受损害，为这类材料的应用开辟了特殊的技术领域。

德国纺织和纤维研究所(DITF)几十年来一直在开发具有特殊性能的陶瓷纤维。由于研究的最终目的是将制造过程转移到工业生产中，最近，DITF在工厂生产技术方面进行了大量投资。目前，其研究重点是开发基于莫来石和刚玉的氧化物陶瓷纤维。

1 耐高温

陶瓷纤维的关键特性是它们独特的耐高温性能。由DITF开发的Oxcefi陶瓷纤维(图1)，其价值已超过市售良好的耐高温纤维。基于此，工业界对将其制造技术转移到工业生产表现出极大的兴趣，对经济地实施该工艺的兴趣也在增长。

图1 Oxcefi氧化物陶瓷纤维筒管(来源：DITF)

为将陶瓷纤维加工成复合材料，必须先制备纺织预制件：织物浸渍陶瓷基体后，形成3维轮廓骨架，然后进一步被烧制成陶瓷纤维组件。

DITF目前已成功生产出高质量和可重复制造的预制件织物。尽管陶瓷纤维纵向强度较高，但在横向机械载荷作用下，纤维非常容易断裂。常规的编织工艺对于陶瓷纱线而言张力过大，易导致陶瓷纤维断裂，阻碍织物的生产，甚至出现更坏的情况，即完全无法进行织物生产。

2 织物生产要求

使用特殊的DITF织机(图2)可避免上述问题，该织机可确保纬纱以非常轻柔的方式插入，并采用一种特别适合这类纤维的特殊夹持技术，使陶瓷纤维在不易被拉断的情况下加工成织物。

图2 DITF织机(来源：DITF)

DITF织机首次实现了将内部开发的陶瓷纤维织制成较大的织物。织机的设备参数需根据每种待加工纤维的特性进行相应的调整。在编织过程中，纤维材料的力学参数即使存在微小的差异，也会立即显现到织物上。

DITF的优势在于其跨部门的协同效应，同时可发挥同一研究机构内纤维制造和织物机械加工部门的专长。

由纺织品预制件生产的陶瓷纤维增强复合材料具有很高的抗断裂性能，即使在较高的力学载荷作用和温度突变情况下也是如此。DITF开发的纤维，其特性尤其是非常好的耐高温性能已超越了市售的CMCs。

陶瓷复合材料可用于高温轻量化结构，例如，它们可以取代金属超级合金，并且在耐温性、比强度和比模量方面优于此类合金。陶瓷复合材料的其中一项应用是开发具有更低排放和更高效率的新型飞机用燃气轮机和固定式燃气轮机。