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影響陶瓷纖維制品使用性能的因素分析
閱讀：386 發(fā)布時(shí)間：2018-11-7
影響陶瓷纖維制品使用性能的因素分析
陶瓷纖維制品具有耐高溫，體積密度小，絕熱性能好，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗熱震穩(wěn)定性好，抗風(fēng)蝕性能好，施工方便快速等特點(diǎn)，是當(dāng)今世界上具發(fā)展?jié)摿Φ墓?jié)能環(huán)保型絕熱保溫材料。但陶瓷纖維在應(yīng)用上也存在一些缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差，抗侵蝕、抗氣流沖刷、抗剝落等性能均較差，長(zhǎng)期于高溫下暴露時(shí)，由于玻璃質(zhì)纖維的結(jié)晶和晶粒生長(zhǎng)、高溫蠕變等因素，造成纖維結(jié)構(gòu)的變化——收縮變形、纖維失彈、脆化折斷、纖維強(qiáng)度降低、致密化，直至發(fā)生燒結(jié)喪失纖維狀結(jié)構(gòu)，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(chǎn)品在不同條件下使用，其長(zhǎng)期使用溫度有差異。如工業(yè)窯爐操作制度(連續(xù)或間歇式窯爐)、燃料種類、爐內(nèi)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(cè)定陶瓷纖維耐熱性指標(biāo)的理想方法。一般是將陶瓷纖維產(chǎn)品加熱到一定溫度，根據(jù)試樣加熱線收縮變化和結(jié)晶程度來評(píng)定陶瓷纖維產(chǎn)品的耐熱性。
1溫度對(duì)陶瓷纖維性能的影響
從熱力學(xué)的角度看，玻璃態(tài)的陶瓷纖維處于一種亞穩(wěn)定狀態(tài)。所以只要在一定的溫度條件下加熱，纖維內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生質(zhì)點(diǎn)重排，玻璃態(tài)就會(huì)轉(zhuǎn)化為結(jié)晶態(tài)，纖維就會(huì)析晶。
表2不同溫度下陶瓷纖維析晶變化情況
當(dāng)晶粒尺寸長(zhǎng)大到與纖維直徑尺寸相接近時(shí)，纖維內(nèi)部的結(jié)合力將由分子間的化學(xué)鍵結(jié)合為主，變?yōu)橐跃Яｉg的晶界結(jié)合為主。由于晶界結(jié)合力較為脆弱，因此將導(dǎo)致纖維脆性的加強(qiáng)，在外力的作用下纖維極易遭到破壞，并終失去纖維特性。
2使用環(huán)境氣氛對(duì)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(fā)生下列反應(yīng)：
SiO2+CO→SiO↑+CO2
SiO2+H2→SiO ↑+H2O
由于SiO2被還原成揮發(fā)性物質(zhì)，纖維結(jié)構(gòu)慢慢發(fā)生變化，表面逐漸變得粗糙。當(dāng)纖維內(nèi)部有莫來石晶粒生成時(shí)，纖維就易斷裂，加速了纖維的劣化。
3雜質(zhì)對(duì)陶瓷纖維性能的影響
陶瓷纖維中存在的一些雜質(zhì)，如Fe2O3、Na2O、K2O等，它們會(huì)與陶瓷纖維中的其他成分在一個(gè)較低的溫度下反應(yīng)生成共熔物，低共熔物的存在破壞了纖維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，纖維內(nèi)部的粘度降低，析晶時(shí)離子團(tuán)重排所需克服的析晶活化能降低，析晶溫度降低，同時(shí)由于低共熔物的存在加速了晶粒的生長(zhǎng)，促進(jìn)了纖維的粉化。