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陶瓷纤维的产品优势及其发展变迁

日期: 2020-06-30 23:59         本文来源:365平台

  陶瓷纤维最早出现在1941年,美国巴布、维尔考克斯公司用天然高岭土,用电弧炉熔融喷吹成纤维。20世纪40年代后期,美国两家公司生产硅酸铝系列纤维,并首次应用于航空工业;20世纪60年代,美国研制出多种陶瓷纤维制品,并用于工业窑炉壁衬。20世纪70年代,陶瓷纤维在我国开始生产使用,其应用技术在20世纪80年代得到迅速推广,但主要适用温度范围在1000℃以下,应用技术相对简单落后。进入20世纪90年代以后,随着含锆纤维和多晶氧化铝纤维的推广应用,使用温度提高到1000~1400℃,但由于产品质量缺陷和应用技术的落后,应用领域和应用方式都受到局限。如多晶氧化铝纤维不能制做成纤维毯,产品规格单一,以散棉、纤维块为主,虽然使用温度有所提高,但是强度很差,限制了使用范围,也缩短了使用寿命。

  陶瓷纤维炉衬当平均温度在400℃时,导热系数小于0.11W/mK;当平均温度在600℃时,导热系数小于0.2W/mK;当平均温度在1000℃时,导热系数小于0.28w/mK。导热系数约为轻质粘土砖的1/8,为轻质耐热衬里(浇注料)的1/10,绝热效果十分显著。

  陶瓷纤维炉衬的热敏性要远远好于常规耐火材料炉衬,目前加热炉一般使用微机控制,纤维炉衬的高热敏性更适应工业窑炉的自动化控制。施工过程无需留设膨胀缝,施工技术因素对炉衬绝热效果的影响小。纤维毯及模块具有柔性和弹性,对剧烈的温度波动和机械振动具有特别优良的抵抗性能。在被加热体能承受的前提下,纤维折叠模块炉衬可以较快的速度加热或冷却而且不易破损。炉衬施工完毕即可投入使用,无需经烘炉程序。陶瓷纤维能降低频率小于1000Hz的高频噪声,对小于3000Hz的声波,隔音能力优于常用隔音材料,能显著降低噪声污染。

  陶瓷纤维属中性偏酸性材料,除与强酸碱反应外,不被其他弱酸、碱及水、油、蒸汽侵蚀,与铅、铝、铜不浸润。随着耐火纤维生产技术及应用技术的发展,耐火陶纤制品已经实现了系列化与功能化。产品在使用温度上,可以满足从600~1600℃不同温度档次的使用要求;在形态上,已经逐渐形成了从传统的棉、毯、毡产品到纤维模块、板、异型件、纸、纤维纺织品;从纤维棉到纤维喷涂、可塑料、浇注料等多种形态的二次加工或深加工产品,完全满足各行业不同工业炉对耐火陶瓷纤维制品的使用要求。目前国内陶瓷纤维已在电力、冶金、石油、化工、电子、船舶、交通运输、房屋建筑及一些轻工业部门得到广泛的应用,并用于宇航及原子能等尖端科学技术领域。国外一些大的陶瓷纤维企业成功开发并批量生产用于特殊应用领域的多晶氧化锆纤维、氮化硅纤维、碳化硅纤维、硼化物纤维等新产品,如美国杜邦公司生产的多晶氧化铝长纤维,含有99.9%多晶α-Al2O3,纤维直径为20μm,主要用于制造纺织物。由碳化硅纤维增强的金属基(钛基)复合材料、陶瓷基复合材料已用于制造航天飞机部件、高性能发动机等耐高温结构材料,是21世纪航空航天及其他高技术领域的新材料。

  近10年来,一些大的陶瓷纤维生产企业为了增强抗风险的能力,纷纷组建集团,并进行了内部结构调整.淘汰了一些落后的工艺与设备及生产线,在产品结构上作了较大的调整,大幅度压缩了在国际市场上竞争力较差的普通硅酸铝纤维产品,扩大了高纯硅酸铝纤维、含铬纤维、含锆纤维、多晶氧化铝纤维和多晶莫来石纤维等产品的生产能力。同时,一些大的陶瓷纤维企业开发成功并批量生产用于特殊应用领域的多晶氧化锆纤维、氮化硅纤维、碳化硅纤维、硼化物纤维等新产品,如美国DuPont(杜邦)公司生产的多晶氧化铝长纤维(商品名为FP纤维),含有99.9%多晶α-Al2O3,纤维直径为20μm,主要用于制造纺织物。随着科学技术的发展,先进的复合材料已研制开发成功,其增强体主要是连续长纤维和晶须,其中碳化硅纤维与晶须在复合材料中应用最广,由碳化硅纤维增强的金属基(钛基)复合材料、陶瓷基复合材料已用于制造航天飞机部件、高性能发动机等耐高温结构材料,是21世纪航空航天及高技术领域的新材料。

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