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影响陶瓷纤维制品使用性能的因素分析

添加时间:2018年2月8日  浏览次数:

       陶瓷纤维制品具有耐高温,体积密度小,绝热性能好,化学稳定性好,抗热震稳定性好,抗风蚀性能好,施工方便快速等特点,是当今世界上最具发展潜力的节能环保型绝热保温材料。但陶瓷纤维在应用上也存在一些缺点:稳定性较差,抗侵蚀、抗气流冲刷、抗剥落等性能均较差,长期于高温下暴露时,由于玻璃质纤维的结晶和晶粒生长、高温蠕变等因素,造成纤维结构的变化——收缩变形、纤维失弹、脆化折断、纤维强度降低、致密化,直至发生烧结丧失纤维状结构,加上腐蚀性炉气的侵蚀、气流的冲刷等因素的影响,易粉化脱落。

       陶瓷纤维产品在不同条件下使用,其长期使用温度有差异。如工业窑炉操作制度(连续或间歇式窑炉)、燃料种类、炉内气氛等工艺条件,都是影响陶瓷纤维使用温度和使用寿命的因素。

       目前还没有测定陶瓷纤维耐热性指标的理想方法。一般是将陶瓷纤维产品加热到一定温度,根据试样加热线收缩变化和结晶程度来评定陶瓷纤维产品的耐热性。

       1、温度对陶瓷纤维制品性能的影响

       从热力学的角度看,玻璃态的陶瓷纤维处于一种亚稳定状态。所以只要在一定的温度条件下加热,纤维内部就会产生质点重排,玻璃态就会转化为结晶态,纤维就会析晶。

       表1 不同温度下陶瓷纤维析晶变化情况

       当晶粒尺寸长大到与纤维直径尺寸相接近时,纤维内部的结合力将由分子间的化学键结合为主,变为以晶粒间的晶界结合为主。由于晶界结合力较为脆弱,因此将导致纤维脆性的加强,在外力的作用下纤维极易遭到破坏,并最终失去纤维特性。

       2、使用环境气氛对陶瓷纤维性能的影响

       在还原气氛下,纤维中的SiO2易与CO和H2发生下列反应:

       SiO2+CO→SiO↑+CO2

       SiO2+H2→SiO ↑+H2O

       由于SiO2被还原成挥发性物质,纤维结构慢慢发生变化,表面逐渐变得粗糙。当纤维内部有莫来石晶粒生成时,纤维就易断裂,加速了纤维的劣化。

       3、杂质对陶瓷纤维性能的影响

       陶瓷纤维制品中存在的一些杂质,如Fe2O3、Na2O、K2O等,它们会与陶瓷纤维中的其他成分在一个较低的温度下反应生成共熔物,低共熔物的存在破坏了纤维的网络结构,纤维内部的粘度降低,析晶时离子团重排所需克服的析晶活化能降低,析晶温度降低,同时由于低共熔物的存在加速了晶粒的生长,促进了纤维的粉化。

关键词:陶瓷纤维制品   保温材料      
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