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輕質耐火材料——陶瓷纖維

2020-11-19 15:49  來源: 新華網

陶瓷纖維是由天然或人造無機物採用不同工藝制成,或由有機纖維經高溫熱處理轉化而成的纖維狀物質,除具有優異的力學性能外,還具有抗氧化、熱穩定性好等優點,具有廣闊的應用前景。

一、陶瓷纖維的種類

陶瓷纖維的品種主要有普通硅酸鋁纖維、高鋁硅酸鋁纖維、多晶氧化鋁纖維、多晶莫來石纖維和高性能陶瓷纖維等。其中碳化硅纖維是高性能陶瓷纖維之一。碳化硅纖維是用于金屬基、陶瓷基復合材料的一種重要的高性能增強陶瓷纖維,具有優異的抗拉強度、抗蠕變性能、抗氧化性,以及與陶瓷基體相容性等特點。

二、陶瓷纖維的制備方法

1.物理成型方法

熔融纖維化法:將原料熔融後用噴吹法或甩絲法形成纖維。

噴吹法:先用電阻爐將原料熔融成高溫熔融物,經由高溫流口形成細流,用高壓空氣噴收,在高速空氣的作用下,熔融液體分散成粒子,在粒子之間形成纖維。

甩絲法:利用甩輪高速旋轉的離心力將高溫熔融液體形成纖維。

2.基體纖維溶液浸漬法

基體纖維多為親水性好的粘膠絲纖維。基體纖維溶液浸漬法是採用無機鹽溶液浸漬基體纖維,然後燒結除去基體纖維而得到陶瓷纖維。纖維強度主要取決于纖維的孔隙率和金屬氧化物晶粒的大小,此法較簡單,易于推廣。

除此之外,還可以用化學氣相沉積法、化學氣相反應法以及前驅體轉化法等制備。

三、陶瓷纖維應用

1. 應用于工業爐窯

陶瓷纖維作為一種輕質、高效的保溫絕熱材料,廣泛應用于工業爐窯,它可以大大減輕窯爐的鋼結構負荷,延長爐體使用壽命。

2. 可作為過濾材料

陶瓷纖維形狀纖細,可作為過濾材料。工廠使用陶瓷纖維過濾器直接過濾高溫煙氣可減少過濾前冷卻氣體的設備需求和費用,可減少因降溫造成的熱能損失和資源浪費。

3.制作陶瓷纖維復合材料

陶瓷纖維復合材料是一種特殊的材料,不僅可以抵抗快速且強烈的溫度變化而不受損害,還可以取代金屬超級合金,並且在耐溫性、比強度和比模量方面優于此類合金。

本文由石家莊藁城區興安鎮中學高級教師崔會欣進行科學性把關。

本作品為“科普中國-科學原理一點通”原創,轉載時務請注明出處。

作者: 楊玉琴   [責任編輯: 郭童]

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