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影響陶瓷纖維制品使用性能的因素分析

添加時間:2018年2月8日  瀏覽次數:

       陶瓷纖維制品具有耐高溫,體積密度小,絕熱性能好,化學穩定性好,抗熱震穩定性好,抗風蝕性能好,施工方便快速等特點,是當今世界上最具發展潛力的節能環保型絕熱保溫材料。但陶瓷纖維在應用上也存在一些缺點:穩定性較差,抗侵蝕、抗氣流沖刷、抗剝落等性能均較差,長期于高溫下暴露時,由于玻璃質纖維的結晶和晶粒生長、高溫蠕變等因素,造成纖維結構的變化——收縮變形、纖維失彈、脆化折斷、纖維強度降低、致密化,直至發生燒結喪失纖維狀結構,加上腐蝕性爐氣的侵蝕、氣流的沖刷等因素的影響,易粉化脫落。

       陶瓷纖維產品在不同條件下使用,其長期使用溫度有差異。如工業窯爐操作制度(連續或間歇式窯爐)、燃料種類、爐內氣氛等工藝條件,都是影響陶瓷纖維使用溫度和使用壽命的因素。

       目前還沒有測定陶瓷纖維耐熱性指標的理想方法。一般是將陶瓷纖維產品加熱到一定溫度,根據試樣加熱線收縮變化和結晶程度來評定陶瓷纖維產品的耐熱性。

       1、溫度對陶瓷纖維制品性能的影響

       從熱力學的角度看,玻璃態的陶瓷纖維處于一種亞穩定狀態。所以只要在一定的溫度條件下加熱,纖維內部就會產生質點重排,玻璃態就會轉化為結晶態,纖維就會析晶。

       表1 不同溫度下陶瓷纖維析晶變化情況

       當晶粒尺寸長大到與纖維直徑尺寸相接近時,纖維內部的結合力將由分子間的化學鍵結合為主,變為以晶粒間的晶界結合為主。由于晶界結合力較為脆弱,因此將導致纖維脆性的加強,在外力的作用下纖維極易遭到破壞,并最終失去纖維特性。

       2、使用環境氣氛對陶瓷纖維性能的影響

       在還原氣氛下,纖維中的SiO2易與CO和H2發生下列反應:

       SiO2+CO→SiO↑+CO2

       SiO2+H2→SiO ↑+H2O

       由于SiO2被還原成揮發性物質,纖維結構慢慢發生變化,表面逐漸變得粗糙。當纖維內部有莫來石晶粒生成時,纖維就易斷裂,加速了纖維的劣化。

       3、雜質對陶瓷纖維性能的影響

       陶瓷纖維制品中存在的一些雜質,如Fe2O3、Na2O、K2O等,它們會與陶瓷纖維中的其他成分在一個較低的溫度下反應生成共熔物,低共熔物的存在破壞了纖維的網絡結構,纖維內部的粘度降低,析晶時離子團重排所需克服的析晶活化能降低,析晶溫度降低,同時由于低共熔物的存在加速了晶粒的生長,促進了纖維的粉化。

關鍵詞:陶瓷纖維制品   保溫材料      
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