陶瓷纤维在中国进行工业生产是开始于70年代末,在北京耐火材料厂和上海耐火材料厂制备成功。虽然自80年代以来,陶瓷纤维的应用在一定程度上得到了推广、技术得到提升,但是它的温使用度范围仍然低于1000℃,而且应用技术相对来说十分简单和落后。到20世纪90年代,随着含锆纤维的不断发展以及多晶氧化铝纤维技术应用的推广,陶瓷纤维的使用温度已经升高到1000~1400℃,但由于陶瓷纤维在质量上的缺陷和应用技术的落后,它的应用领域和方法受到了很大的限制:比如说多晶氧化铝纤维不能用于制备纤维毯,而且用纤维生产的产品规格十分单一,主要是散棉、纤维块或者混合纤维[2]。虽然从整体上看纤维产品的使用温度得到了提高,但产品的强度差,这也是限制其应用范围的原因之一。强度不高却用于高温环境,直接缩短了产品的使用寿命。目前,陶瓷纤维大多只用于炉衬内贴面,未能大范围使用,因此它的节能效果未得到充分体现。而通过熔融法制备的含锆纤维锆含量高,强度大,用途广泛,而且成本较低,用作砌筑炉窑的热面或全纤维炉衬,投入工业大范围应用[3]。目前,国内在这方面产品的质量和应用开发还比较滞后。

1。1。2  陶瓷纤维的种类

陶瓷纤维主要有普通的硅酸铝纤维、镁橄榄石纤维、高铝硅酸铝纤维以及一些特殊的氯化物纤维。纤维从微观结构上来看可分为非晶质纤维和晶质纤维两种:非晶质类由玻璃态物质构成,受热易自发、长大,性能变差,因而其在实际应用中受到了诸多的限制;晶质类纤维一般为多晶态微观结构,即使经受高温处理,其体积也几乎不发生变化,稳定性好。晶质类纤维又可根据化学成分的不同分为氧化物陶瓷纤维和非氧化物陶瓷纤维两类。非氧化物陶瓷纤维由于其高温抗氧化性能差,不能在高温氧化环境中使用;而氧化物陶瓷纤维则多以多晶陶瓷纤维为主,不仅强度高、热导率低,而且其抗腐蚀及高温抗氧化性能优良,可用于1400℃以上的高温氧化场合[4]。

论文网yywy1。2  氧化锆纤维材料及其制品

氧化锆(ZrO2)陶瓷纤维属于多晶态微观结构的隔热耐火材料,因此又名多晶氧化锆纤维或稳定氧化锆纤维,它具有比硅酸铝质更为优越的性能:熔点高(2750℃)、抗热震性能好、折射率高、化学稳定性好、有较强的抗侵蚀性能常温下绝缘而高温下导电,性能特殊。与莫来石、氧化铝等其他陶瓷纤维相比,具有更高的抗拉强度,在空气中,2500℃时仍保持完整的纤维形态,最高可在2200℃下稳定工作[4]。

稳定的多晶氧化锆纤维主要在两大领域内有着极其广泛的应用:作为金属和陶瓷的增强材料,作为高温绝缘材料的垫、板、毛毯等。而且在前一种情况下,高强度的连续纤维十分重要,因为用于隔热、编织或者形成其他形状的纤维必须短。显然,在纤维制备过程中相互之间的接触对于把纤维预分区和整形步骤连接在一起,以消除或减少任何后处理步骤有益。

煅烧过的纤维制品有时会在自然环境中变为灰尘,从而造成大气污染和健康危害。然而,这些问题可以通过在材料表面应用溶胶-凝胶涂层,就很容易将其最小化。涂层的应用后,产品的操作特性得到明显改善。

早期的试验研究中已经证明可以通过溶胶-凝胶纺丝技术制备原位氧化铝和高铝纤维垫。接着,相同技术用于现在的实验研究上,试图探索出一种好的方法来制备无尘锆石的圆锥形纤维,以用于高温绝缘线路。此种方法包括以下处理步骤:(1)对于部分稳定的多晶氧化锆纤维(含10%的Y2O3)不使用有机添加剂,通过溶胶-凝胶纺丝技术合成网络状结构的形式时直接形成原位形成物及其特性;(2)氧化锆纤维的高温性能评价;(3)氧化锆纤维上的溶胶-凝胶涂层在抑制大气污染中的应用。

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