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氧化鋁纖維性能及應(yīng)用前景分析
2010-9-27 來源:中國聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞:氧化鋁纖維 應(yīng)用 復(fù)合材料
    氧化鋁纖維(多晶莫來石纖維),與碳纖維、碳化硅纖維等非氧化物纖維相比,氧化鋁纖維不僅具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫等優(yōu)良性能,而且還有很好的高溫抗氧化性,耐腐蝕性和電絕緣性。氧化鋁纖維(多晶莫來石纖維)可與樹脂、金屬或陶瓷進(jìn)行復(fù)合制備高性能復(fù)合材料,在航空、航天、軍工及高科技領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

  氧化鋁纖維(多晶莫來石纖維)的生產(chǎn)工藝比較簡單,對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)條件要求不高,與碳纖維相比,氧化鋁纖維(多晶莫來石纖維)的成本要低很多,這使氧化鋁纖維的大量應(yīng)用成為可能。目前國外已有很多公司生產(chǎn)各種型號的高性能氧化鋁纖維。

  美國ICI公司采用卜內(nèi)門法生產(chǎn)商品名為Saffil的氧化鋁短纖維,其使用溫度可達(dá)1200-1600℃,已開始應(yīng)用在工業(yè)燒結(jié)爐的襯里上。

  美國3M公司通過溶膠法生產(chǎn)Nexte1系列氧化鋁纖維(多晶莫來石纖維),其中較具代表性的品種是Nexte1312。

  日本住友化學(xué)公司采用預(yù)聚合法生產(chǎn)Altex氧化鋁纖維,其組分為Al2O3、SiO2、B2O3。

  美國杜邦公司采用淤法生產(chǎn)EP氧化鋁纖維,氧化鋁含量為99.9%。

  日本Mitsui Mining公司也通過淤漿法制得氧化鋁含量在95%以上的連續(xù)氧化鋁纖維。

  在國內(nèi),最早中試成功的是浙江歐詩漫晶體纖維有限公司,經(jīng)國家經(jīng)貿(mào)季招標(biāo)中標(biāo),建成了國內(nèi)第一條氧化鋁纖維連續(xù)生產(chǎn)線,是目前國內(nèi)最具代表性的生產(chǎn)型企業(yè),該公司已建成國內(nèi)最具規(guī)模的多晶莫來石纖維生產(chǎn)基地。

  氧化鋁纖維(多晶莫來石纖維)主要用于高溫絕熱材料(短纖維)和增強(qiáng)復(fù)合耐火(長纖維),可以編織成無紡布、編織帶、繩索等各種形狀的纖維制品。

  工業(yè)高溫爐領(lǐng)域 節(jié)能效果顯著

  氧化鋁短纖維具有突出的耐高溫性能,主要用作絕熱耐火材料,在冶金爐、陶瓷燒結(jié)爐或其它高溫爐中作護(hù)身襯里的隔熱材料。由于其密度小。絕熱性好、熱容量小,不僅可以減輕爐體質(zhì)量,而且可以提高控溫精度,節(jié)能效果顯著。氧化鋁纖維(多晶莫來石纖維)在高溫爐中使用節(jié)能效果比一般的耐火磚或高溫涂料好,節(jié)能量遠(yuǎn)大于散熱損失量,其原因不僅是因?yàn)闇p少了散熱損失,更主要的是強(qiáng)化了爐氣對爐壁的對流傳熱,使?fàn)t壁能得到更折的熱量,再通過國徽傳給物料,從而提高了物料的加熱速度和生產(chǎn)能力。

  航天領(lǐng)域 莫來石纖維有優(yōu)勢

  多晶莫來石纖維是氧化鋁基纖維的主要品種,在結(jié)構(gòu)上主要是以莫來石微晶相的形式存在。與一般氧化鋁基纖維相比,多晶莫來石纖維具有更好的耐高溫性,使用溫度在1500-1600℃,特別是高溫抗蠕變性和抗熱震性均有很大提高,是當(dāng)今國內(nèi)外最新型的超輕質(zhì)高溫耐熱纖維。莫來石短纖維作為耐熱材料,在航天工業(yè)上已得到重要應(yīng)用。美國航天飛機(jī)已采用棚硅酸鋁纖維來制造隔熱瓦和柔軟性隔熱材料。美國“哥倫比亞”號航天飛機(jī)隔熱板襯墊用的是Saffil氧化鋁纖維,當(dāng)航天飛機(jī)由太空返回大氣層時,由于Saffil氧化鋁纖維能經(jīng)受1600℃的高溫,這種襯墊會防止熱通過隔熱板之間的間隙進(jìn)入防熱罩內(nèi)。

  多晶莫來石纖維與陶瓷基本界面熱膨脹率和導(dǎo)熱率非常接近,多晶莫來石纖維的加入可以提高陶瓷基本的韌性、增加沖擊強(qiáng)度,在耐熱復(fù)合材料的開發(fā)中發(fā)展很快。采用連續(xù)莫來石纖維增強(qiáng)的金屬基與陶瓷基復(fù)合材料,可用于超音速飛機(jī),也可制造液體火箭發(fā)動機(jī)的噴管和墊圈,能在2200℃以上使用。

  環(huán)保和再循環(huán)領(lǐng)域 應(yīng)用有亮點(diǎn)

  氧化鋁纖維由于其良好的耐化學(xué)腐蝕性能,可用于環(huán)保和再循環(huán)技術(shù)領(lǐng)域。如焚燒電子廢料的設(shè)備,歷經(jīng)多年運(yùn)轉(zhuǎn),氧化鋁纖維仍顯示出其優(yōu)良的抗?fàn)t內(nèi)各種有害物的腐蝕性能,可用于汽車廢氣設(shè)備上作陶瓷整體襯,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。Saffil氧化鋁纖維可用于鋁合金適塞,它的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)溫度上升時膨脹較小,比純合金減少約25%,使活塞和汽缸之間吻合好,可節(jié)省燃料。

  增強(qiáng)復(fù)合材料 性能優(yōu)勢明顯

  由于氧化鋁纖維與金屬基體的浸潤性良好,界面反應(yīng)較小,其復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐磨性、硬度均有提高,熱膨脹系數(shù)降低。氧化鋁纖維增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料已在汽車活塞槽部件和旋轉(zhuǎn)氣體壓縮機(jī)葉片中得到應(yīng)用。又由于氧化鋁纖維與樹脂基體結(jié)合良好,比玻璃纖維的彈性大,比碳纖維的壓縮強(qiáng)度高,所以氧化鋁樹脂復(fù)合材料正逐步在一些領(lǐng)域取代玻璃纖維和碳纖維。特別是在文體用品方面,可制成各種顏色的高強(qiáng)度釣魚桿、高爾夫球、滑雪板、網(wǎng)球拍等。

  氧化鋁長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料主要應(yīng)用于高負(fù)荷的機(jī)械零件和高溫高速旋轉(zhuǎn)零件以及有輕量化要求的高功能構(gòu)件,例如汽車連桿、傳動桿、剎車片等零件及直升飛機(jī)的傳動裝置等。最近,也有研究人員開始將其用于熱核反應(yīng)堆冷卻換熱裝置的襯里。

  氧化鋁纖維由于具有許多優(yōu)良的性能,廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。我國研究和開發(fā)氧化鋁纖維無論在國防軍工還是工業(yè)領(lǐng)域都具有重要的意義。

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