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    耐火纖維的生產發展趨勢分析

    [ 發布日期:2019-12-13 點擊:4608 來源:中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司 【打印此文】 【關閉窗口】]

    氧化鋁纖維是種新型無機材料,有優異的高溫力學性能,良好的抗化學侵蝕能力、低的導熱率等點。氧化鋁纖維是當今世界新型的超輕質高溫耐火纖維,是整個Al2O3·SiO2系耐火纖維中的種,使用溫度在1350 ~ 1500℃,高出玻璃態纖維200 ~ 300 ℃。

    (1)氧化鋁纖維的生產工藝。

    氧化鋁纖維般是采用化學膠體法制取的,是按形成單晶體莫來石(3Al2O3·2SiO2)或氧化鋁(α-Al2O3)進行化學配方的,化學成分是:Al2O372% ~95%,SiO25%~28%。其原理是將可溶性鋁、硅制成具有定黏度的膠體溶液。用常規方法對液體甩絲,再經高溫熱處理完成預結晶和轉變成穩定相,制得多晶氧化鋁纖維。所制得的纖維棉(散狀)時作高溫部位夾層的填充料,將散棉用濕法真空成型可制得混配纖維系列品種,如板、氈、磚、標異預制件、模塊、組合部件等。

    陶瓷纖維

    (2)氧化鋁纖維的應用。

    氧化鋁纖維主要用于高溫熱材料(短纖維)和增強復合材料(晶須及連續纖維),可以編織成無紡布,編織帶、繩索等各種形狀的纖維制品??蓮V泛應用于冶金、機械、電子、陶瓷、化工、航天等高溫工業窯爐及其他熱工設備的內襯熱。以達到節能增產,延長爐體壽命。改善工作環境之目的。

    耐火纖維殊用途及進展:

    人造纖維增強材料(玻璃纖維)早出現在20世紀40年代,此后50多年的時間內復合材料工業逐年增長,到1997年世界總產量約達500t,價值在250億?1450億美元之間。先進復合材料僅占其總量的1%,價值比例約占7%。是具發展前途的部分。其中連續纖維增強材料占有相當大的比例,尤其在需要高比力學性能的應用域占對優勢,是高技術范疇重要材料支撐。

    研究表明,無論材料的形狀和結構如何復雜,具有高比模量(E/P)、比強度的材料是力學性能好的材料。將材料加工成幾到幾十微米直徑的纖維形狀,因尺寸應,可有減少內部微孔、缺陷,并有機會調節分子或結晶結構擇優取向,是獲得高比限強度的佳方式之。但纖維的形狀很大程度上限制了其作為結構材料在眾多場合的應用。

    選擇高比模量材料,將其加工成纖維形狀,并將基質摻入纖維,基質可連接、保護纖維并賦予材料必要的性能,形成具有高比力學行為的復合材料。用連續纖維做增強材料有下列明顯優勢:由于纖維的高長徑比征,連續纖維增強復合材料可使纖維性能大程度轉變成復合材料的工程性能。將大體積分數連續纖維進行更有精確布局,在承擔負荷方向將纖維互相平行排列,則制成的材料可提供優異的比力學性。使材料性能具有大程度的可預見性。材料更難發生很多纖維同時斷裂的災難性破壞,同時賦予其高度各向異性征。將材料制成直徑很細的纖維,可有提高其可變形性,將給編織各種形式的增強物和使用多種高加工技術制造復合材料留下更大空間。盡管加工難度相對增大,但可完成其他材料難以勝任的工作。減少纖維長度會同時造成復合材料工程性能的劣化,短纖維復合材料對纖維與基質之間的熱不匹配敏感程度高于長纖維復合材料,盡管該材料可改善其他性能并可用低成本的常規方法加工,但增強劑的均勻分布 是個難題。

    近幾年,盡管碳納米管復合材料的研究取得重要進展,然而在制備有市場競爭力的大型復合材料方面,在開展優化結構的加工、表征和分析技術方面都存在巨大挑戰。些應用域要求材料必須以纖維形狀出現。Larbalestier說,我們需要的超導材料必須是電連續的,否則它不能應用。將高溫氧化超導材料與銀及其他金屬基質制成多絲束超導復合纖維,尺寸為2.5mm X 0.25mm、長度為6km的多絲束超導復合纖維制成變壓器繞組,用液氮為冷卻劑,此變壓器能量損失僅為般材料變壓器的1/5, 并且體積小、質量輕、更安。陶瓷纖維為三維網狀或粒狀結構,屬各向同性材料,甚至橫向性能優于縱向性能。

    陶瓷基復合材料的耐溫限主要受纖維的耐溫能力所限,目前世界上尚沒有種成熟纖維適用于1650℃陶瓷基復合材料,缺乏纖維已成為發展CMC的大障礙,美、日等均在加緊研究,并取得了重大突破,高性能的碳化硅纖維和氧化鋁纖維是兩種很有希望的纖維。

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