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轻质耐火材料——陶瓷纤维
科普中国网    2021-05-28 16:21

陶瓷纤维是由天然或人造无机物采用不同工艺制成,或由有机纤维经高温热处理转化而成的纤维状物质,除具有优异的力学性能外,还具有抗氧化、热稳定性好等优点,具有广阔的应用前景。

一、陶瓷纤维的种类

陶瓷纤维的品种主要有普通硅酸铝纤维、高铝硅酸铝纤维、多晶氧化铝纤维、多晶莫来石纤维和高性能陶瓷纤维等。其中碳化硅纤维是高性能陶瓷纤维之一。碳化硅纤维是用于金属基、陶瓷基复合材料的一种重要的高性能增强陶瓷纤维,具有优异的抗拉强度、抗蠕变性能、抗氧化性,以及与陶瓷基体相容性等特点。

二、陶瓷纤维的制备方法

1.物理成型方法

熔融纤维化法:将原料熔融后用喷吹法或甩丝法形成纤维。

喷吹法:先用电阻炉将原料熔融成高温熔融物,经由高温流口形成细流,用高压空气喷收,在高速空气的作用下,熔融液体分散成粒子,在粒子之间形成纤维。

甩丝法:利用甩轮高速旋转的离心力将高温熔融液体形成纤维。

2.基体纤维溶液浸渍法

基体纤维多为亲水性好的粘胶丝纤维。基体纤维溶液浸渍法是采用无机盐溶液浸渍基体纤维,然后烧结除去基体纤维而得到陶瓷纤维。纤维强度主要取决于纤维的孔隙率和金属氧化物晶粒的大小,此法较简单,易于推广。

除此之外,还可以用化学气相沉积法、化学气相反应法以及前驱体转化法等制备。

三、陶瓷纤维应用

1. 应用于工业炉窑

陶瓷纤维作为一种轻质、高效的保温绝热材料,广泛应用于工业炉窑,它可以大大减轻窑炉的钢结构负荷,延长炉体使用寿命。

2. 可作为过滤材料

陶瓷纤维形状纤细,可作为过滤材料。工厂使用陶瓷纤维过滤器直接过滤高温烟气可减少过滤前冷却气体的设备需求和费用,可减少因降温造成的热能损失和资源浪费。

3.制作陶瓷纤维复合材料

陶瓷纤维复合材料是一种特殊的材料,不仅可以抵抗快速且强烈的温度变化而不受损害,还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。

本文由石家庄藁城区兴安镇中学高级教师崔会欣进行科学性把关。

本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创,转载时务请注明出处。

 

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责任编辑: 4126TJ

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