Seramik elyafın sınıflandırılması ve kullanımı hakkında bilgi
Seramik elyaf gözenekli yalıtım malzemesi malzeme (lif) sadece küçük bir miktar ile istikrarlı bir yapı oluşturabilirsiniz. Seramik gözenek yalıtım malzemesi ile karşılaştırıldığında, seramik elyaf yalıtım malzemesi hafif, gözenekli, ısı iletkenliği düşük ve özel ısı kapasitesi. Büyük özellikler ve çok yüksek yüklerdayabilirsiniz. Bu malzeme filtrasyon ayırma, ısı yalıtımı, biyotıp ve kompozit malzemeler gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Seramik elyaf malzeme ile temsil edilen yeniden kullanılabilir ısı koruma yapısı, yurtiçinde ve yurtdışında ki çeşitli gelişmiş uçakların termal koruma sisteminde yaygın olarak kullanılmaktadır ve önemli uygulama değeri ve geliştirme olanaklarına sahiptir.
Seramik lifleri iki kategoriye ayrılabilir: oksit olmayan seramik lifler (SiC lifleri gibi, C lifleri) ve oksit (kompozit oksit dahil) seramik lifler (alüminyum silikat lifleri gibi, Al2O3 lifleri).
Oksit olmayan seramik elyaf
Silikon karbür lif. Silikon Karbür (SiC), yaygın olarak bilinen silikon karbür ve karbon silika, kovalent bağlı sentetik bir bileşiktir. Kimyasal buhar birikimi, kardonmal redüksiyon, toz sinterleme ve öncül dönüşüm ile hazırlanabilir. Saf silikon karbür renksiz ve şeffaf, ve silikon karbür sektöründe kullanılan genellikle açık yeşil veya siyah çünkü serbest demir, silikon, karbon ve diğer kirleri içerir.
Silikon karbür oksidasyon direnci, yüksek sıcaklık mukavemeti ve stabilitesi, iyi ısı iletkenliği, düşük yoğunluklu, düşük genleşme katsayısı ve düşük sürünme gibi iyi yüksek sıcaklık özelliklerine sahip olduğundan, yüksek sıcaklıkta gaz türbinleri için yanma odası olarak kullanılabilir. Yüksek sıcaklık nozulları, türbin kanatları, vb. Yüksek ısı iletkenliği ve iyi yalıtım özellikleri nedeniyle, silikon karbür metalürjik endüstriyel fırınlarda yüksek sıcaklıklı ısı değiştirici olarak, büyük ölçekli entegre devreler için yüzeyler ve ambalaj malzemeleri olarak kullanılabilir. Yüksek sertliği, aşınma direnci, asit ve alkali korozyon direnci ile, sürgülü rulmanlar, vana diskleri, fan kanatları ve korozyona dayanıklı borular gibi mekanik sızdırmazlık malzemeleri mekanik ve kimyasal endüstrilerde hazırlanabilir.
Silikon karbür sadece iyi fiziksel özelliklere değil, aynı zamanda mükemmel kimyasal özelliklere sahiptir. Oksijensiz bir atmosferde, silikonun sadece %5'i 2300'de silikon karbür yüzeyindeki gaz fazında yer alıyordu.℃. Ancak, silikon karbür 1000 oksijene maruz kaldığında℃, yüzey oksitlenmebaşladı, ancak silikon karbür devam oksidasyon reaksiyonu önlemek için SiO2 koruyucu film oluşturabilir.
Karbon fiber. Karbon fiber 1000 ısıtılır bir fibröz karbon malzeme anlamına gelir°C veya daha yüksek bir inert gaz organik bir lif ile% 90 veya daha fazla karbon içeriğine sahip bir fibröz karbon malzeme oluşturmak için. Karbon fiber, 1.5-2g/cm3 yoğunluğuna sahip, çelik yoğunluğunun 1/4'ü, alüminyum alaşımının yoğunluğunun 1/2'si ve çelikten 4-5 kat daha güçlü olan yeni bir inorganik madde türüdür. Termal genleşme katsayısı küçüktür ve termal şok direnci iyidir. Aniden normal bir sıcaklık için birkaç bin santigrat derece yüksek sıcaklıkdüşer ve patlamaz, ve iyi yağlama ve elektrik iletkenliği vardır. Karbon lifleri kimyasal olarak karbona benzer, genel alkaliniteye karşı durağandır ve sıvı nitrojen sıcaklıklarda embrittle olmaz. Oksijensiz bir ortamda, 3000 yüksek sıcaklıkta bile℃, erimez, ancak bir hava atmosferinde, sıcaklık 400'den yüksek olduğunda℃, önemli oksidasyon oluşur ve CO ve CO 2 oluşturulur. Bu nedenle, karbon fiber büyük ölçüde bileşenin yapısal ağırlığını azaltmak ve teknik performansı artırmak, yaygın havacılık araçlarında kullanılan yapma.
Kullanılan hammaddebağlı olarak, karbon lifleri poliakrilonitril bazlı karbon lifleri, pitch-based karbon lifleri, selüloz bazlı karbon lifleri ve fenolik bazlı karbon lifleri olarak sınıflandırılabilir. Kullanılan en yaygın karbon lifleri poliakrilonitril karbon fiber ve pitch karbon fiber vardır.
Oksit seramik elyaf
Alüminyum silikat elyaf. Alüminyum silikat elyafın şekli ve rengi pamuğunkine benzer. Esas olarak alümina ve silika oluşan amorf seramik elyaf, ve bazen demir oksit, titanyum dioksit, kalsiyum oksit ve benzeri küçük bir miktar içerir. Maddenin bileşimi ve içeriğine göre, dört kategoriye ayrılabilir: standart (sıradan) alüminyum silikat elyaf, yüksek saflıkta alüminyum silikat elyaf, yüksek saflıkta alüminyum silikat elyaf ve yüksek saflıkta zirkonyum alüminyum alüminyum elyaf. Bileşenlerin içeriği Tablo 1-2'de gösterilmiştir.
Alüminyum silikat elyaf 1-10μm çapında ve 5-25cm uzunluğundadır. İyi ısı yalıtımı, ısı yalıtımı ve ses emme vardır ve düşük ısı depolama, düşük ısı iletkenliği ve mekanik titreşime karşı güçlü direnç vardır. Servis sıcaklığı 1200°C'ye ulaşabilir. Yoğunluk sadece 0.096-0.128g/cm3'dür. CrO2'nin eklenmesinden sonra, CrO2 lifler arasındaki temas kısmında kristal çökelmesini ve büyümeyi önlediği için, lifin yüksek sıcaklıktaki büzülme direnci artırılabilir ve kullanım sıcaklığı 1400 °C'ye ulaşır. Alüminyum silikat elyaf kompozit malzeme halı, keçe, kağıt ve plaka şeklinde yapılabilir. Kimya endüstrisi ve makineler gibi ısı enerjisi ekipmanlarının ısı yalıtımında ve roket motor parçalarının ısı yalıtım tabakasında yaygın olarak kullanılmıştır.
Kuvars lifi. Kuvars elyaf az% 0.1 ve 0.7-15 μm bir lif çapı ile bir dergi içeriği ile yüksek saflıkta özel silika cam elyaf anlamına gelir. Yüksek ısı direnci, 1050 ° C uzun vadeli kararlı kullanım sıcaklığı ve 1700 ° C.In ek, kuvars lif korozyon direnci, yüksek sıcaklıkta yüksek mukavemet tutma, boyutsal stabilite, iyi termal şok direnci, yüksek kimyasal stabilite ve mükemmel elektrik yalıtım özellikleri, dielektrik sabit ve dielektrik kaybı vardır. Katsayısı tüm mineral lifler arasında en iyisidir ve silikon karbür lifleri daha üretmek için çok daha ucuzdur. Bu nedenle, kuvars elyaf savunma askeri ve havacılık sanayi önemli bir kullanım adamıştır ve havacılık termal koruma sistemleri üretiminde kullanılabilir.
Kuvars lifleri sürekli kuvars cam lifleri ve kuvars cam yünü olarak sınıflandırılır. Sürekli kuvars cam elyafı, kuvars camı eritildikten sonra harici bir kuvvet çizilerek elde edilen uzun bir elyaf anlamına gelir. Genellikle monofilament çapı 3-10 μm olup kuvars cam elyaf iplik, bez ve benzeri olarak işlenebilir. Kuvars cam yünü, yüksek basınçlı hava akımı ile bir kuvars cam erimeüfleme elde edilen uzun ve kısa kuvars cam elyaf bir tür anlamına gelir ve şekli kabarık, pamuk yün benzer. Genellikle, lif çapı 3 μm'den az olan ultra ince pamuk, çapı 3-5 m olan ince pamuk olarak adlandırılır.
Mullite lifi. Mullit, silika ve alüminanın ikili sisteminde normal sıcaklık ve basınçta stably mevcut olabilir tek ikili bileşiktir. Kimyasal formülü 3Al2O3·2SiO2 ve faz diyagramı Şekil 1'de gösterildiği gibi.
Şekil 1 Mullit eki faz diyagramı
Mullite elyaf mullit kristalitlerin ana kristal fazı ile bir polikristalin fiberdir. Silika ve alümina ikili sistemindeki tek kararlı fazdır. Aktivitesi düşük ve yeniden kristalizasyon yeteneği zayıftır. Taş elyafiyi yüksek sıcaklık direncine sahiptir ve 1500'e kadar kullanılabilir℃. Ancak, sıcaklık 1500'den yüksek olduğunda℃, tahıl büyüyecek ve yüksek sıcaklık mekanik özelliklerini kaybeder. Sıcaklık 1830'a ulaştığında℃, Hızlı bir şekilde alümina ve sıvı faz içine ayrışacak. Mullite elyaf ısitlendiğinde eşit olarak genişler, mükemmel Termal şok direnci stabilitesi vardır, düşük ısı iletkenliği, yüksek sıcaklıkta sürünmek kolay değildir, ve sadece iyi elastikiyetini koruyamaz, ama aynı zamanda küçük büzülme vardır, ve malzemenin kendisi iyi kimyasal stabilite vardır. Korozyona açık değildir, bu nedenle çeşitli yüksek sıcaklıklı ürünlerde ve ısıkoruma sistemlerinde yeni bir ultra ışık yüksek sıcaklıkta ısıya dayanıklı lif malzemesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak mullit efiberin normal sıcaklıktaki mekanik özellikleri iyi değildir ve bu da malzemenin pratik kullanımına büyük bir engel teşkil etmiştir.
Alümina lifi. Alümina lif için uzun lif, kısmi lif ve bıyık gibi birçok forma sahip polikristalin seramik elyaf bir türüdür. Esas olarak Al2O3 içerir ve bazen silika, bor nitrür, zirkon, demir oksit, magnezyum oksit ve benzeri gibi katkı maddeleri belirli bir miktar içerir. Alümina elyafı 10-20 m çapında ve 2.7-4.2 g/cm3 yoğunluğuna sahiptir ve yüksek mekanik özelliklere, 1.4-2.45 GPa çekme mukavemetine ve 190-385 GPa çekme modülüne sahiptir.
Bu iyi kimyasal direnç, oksidasyon direnci, yüksek sıcaklık direnci, yüksek kimyasal kararlılık ve termal genleşme düşük katsayısı, 2050 ° C erime noktası, 1500 ° C uzun bir süre için kullanılabilir.
Alümina kısa lifler ağırlıklı olarak yüksek sıcaklık yalıtım malzemeleri için kullanılır, uzun lifler kompozit malzemeler takviye için kullanılır, ve bıyık lar yüksek mukavemetli ve fonksiyonel malzemelerde kullanılan bazı özel manyetik, elektrik sel ve optik özelliklere sahiptir. Alümina lif iyi yüzey aktivitesi vardır ve metal ve seramik gibi temel malzemeler ile bileşik olması kolaydır. Yüksek kullanım sıcaklığı ile birlikte, yaygın genel endüstriyel ve yüksek teknoloji alanlarında kullanılmaktadır. Yüksek sıcaklık fırınlarında ve termal mühendislikte kullanılabilir. Uzay mekiği için ekipmanlar, nükleer reaktörler ve ısı yalıtım malzemeleri. Amerika Birleşik Devletleri Uzay Mekiği Columbia yalıtım panelleri olarak alüminyum lifleri kullanır. Uzay mekiği atmosferde uçarken, yalıtım panelleri ısı kalkanının yalıtım panelleri arasındaki boşluktan girmesini önler. Alümina fiber önemli stratejik önemi ve askeri ve havacılık büyük ticari değeri vardır, araştırma ve geliştirme ve kullanım için insan gücü, malzeme kaynakları ve mali kaynakların bir sürü yatırım için birçok ülke çeken. Ancak, alümina lif yüksek yoğunluklu ve yüksek ısı iletkenliği vardır, hangi daha fazla uygulama sınırlar.
