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氧化铝纤维性能及应用前景分析

氧化铝纤维性能及应用前景分析

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  • 发布时间:2021-03-31 10:55
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【概要描述】氧化铝纤维(多晶莫来石纤维),与碳纤维、碳化硅纤维等非氧化物纤维相比,氧化铝纤维不仅具有高强度、高模量、耐高温等优良性能,而且还有很好的高温抗氧化性,耐腐蚀性和电绝缘性。氧化铝纤维(多晶莫来石纤维)可与树脂、金属或陶瓷进行复合制备高性能复合材料,在航空、航天、军工及高科技领域应用广泛。

氧化铝纤维性能及应用前景分析

氧化铝纤维(多晶莫来石纤维),与碳纤维、碳化硅纤维等非氧化物纤维相比,氧化铝纤维不仅具有高强度、高模量、耐高温等优良性能,而且还有很好的高温抗氧化性,耐腐蚀性和电绝缘性。氧化铝纤维(多晶莫来石纤维)可与树脂、金属或陶瓷进行复合制备高性能复合材料,在航空、航天、军工及高科技领域应用广泛。

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氧化铝纤维(多晶莫来石纤维),与碳纤维、碳化硅纤维等非氧化物纤维相比,氧化铝纤维不仅具有高强度、高模量、耐高温等优良性能,而且还有很好的高温抗氧化性,耐腐蚀性和电绝缘性。氧化铝纤维(多晶莫来石纤维)可与树脂、金属或陶瓷进行复合制备高性能复合材料,在航空、航天、军工及高科技领域应用广泛。

  氧化铝纤维(多晶莫来石纤维)的生产工艺比较简单,对生产设备和生产条件要求不高,与碳纤维相比,氧化铝纤维(多晶莫来石纤维)的成本要低很多,这使氧化铝纤维的大量应用成为可能。目前国外已有很多公司生产各种型号的高性能氧化铝纤维。

  美国ICI公司采用卜内门法生产商品名为Saffil的氧化铝短纤维,其使用温度可达1200-1600℃,已开始应用在工业烧结炉的衬里上。

  美国3M公司通过溶胶法生产Nexte1系列氧化铝纤维(多晶莫来石纤维),其中较具代表性的品种是Nexte1312。

  日本住友化学公司采用预聚合法生产Altex氧化铝纤维,其组分为Al2O3、SiO2、B2O3。

  美国杜邦公司采用淤法生产EP氧化铝纤维,氧化铝含量为99.9%。

  日本Mitsui Mining公司也通过淤浆法制得氧化铝含量在95%以上的连续氧化铝纤维。

  在国内,最早中试成功的是浙江欧诗漫晶体纤维有限公司,经国家经贸季招标中标,建成了国内第一条氧化铝纤维连续生产线,是目前国内最具代表性的生产型企业,该公司已建成国内最具规模的多晶莫来石纤维生产基地。

  氧化铝纤维(多晶莫来石纤维)主要用于高温绝热材料(短纤维)和增强复合耐火(长纤维),可以编织成无纺布、编织带、绳索等各种形状的纤维制品。

  工业高温炉领域 节能效果显著

  氧化铝短纤维具有突出的耐高温性能,主要用作绝热耐火材料,在冶金炉、陶瓷烧结炉或其它高温炉中作护身衬里的隔热材料。由于其密度小。绝热性好、热容量小,不仅可以减轻炉体质量,而且可以提高控温精度,节能效果显著。氧化铝纤维(多晶莫来石纤维)在高温炉中使用节能效果比一般的耐火砖或高温涂料好,节能量远大于散热损失量,其原因不仅是因为减少了散热损失,更主要的是强化了炉气对炉壁的对流传热,使炉壁能得到更折的热量,再通过国徽传给物料,从而提高了物料的加热速度和生产能力。

  航天领域 莫来石纤维有优势

  多晶莫来石纤维是氧化铝基纤维的主要品种,在结构上主要是以莫来石微晶相的形式存在。与一般氧化铝基纤维相比,多晶莫来石纤维具有更好的耐高温性,使用温度在1500-1600℃,特别是高温抗蠕变性和抗热震性均有很大提高,是当今国内外最新型的超轻质高温耐热纤维。莫来石短纤维作为耐热材料,在航天工业上已得到重要应用。美国航天飞机已采用棚硅酸铝纤维来制造隔热瓦和柔软性隔热材料。美国“哥伦比亚”号航天飞机隔热板衬垫用的是Saffil氧化铝纤维,当航天飞机由太空返回大气层时,由于Saffil氧化铝纤维能经受1600℃的高温,这种衬垫会防止热通过隔热板之间的间隙进入防热罩内。

  多晶莫来石纤维与陶瓷基本界面热膨胀率和导热率非常接近,多晶莫来石纤维的加入可以提高陶瓷基本的韧性、增加冲击强度,在耐热复合材料的开发中发展很快。采用连续莫来石纤维增强的金属基与陶瓷基复合材料,可用于超音速飞机,也可制造液体火箭发动机的喷管和垫圈,能在2200℃以上使用。

  环保和再循环领域 应用有亮点

  氧化铝纤维由于其良好的耐化学腐蚀性能,可用于环保和再循环技术领域。如焚烧电子废料的设备,历经多年运转,氧化铝纤维仍显示出其优良的抗炉内各种有害物的腐蚀性能,可用于汽车废气设备上作陶瓷整体衬,其特点是结构稳定。Saffil氧化铝纤维可用于铝合金适塞,它的优点是当温度上升时膨胀较小,比纯合金减少约25%,使活塞和汽缸之间吻合好,可节省燃料。

  增强复合材料 性能优势明显

  由于氧化铝纤维与金属基体的浸润性良好,界面反应较小,其复合材料的力学性能、耐磨性、硬度均有提高,热膨胀系数降低。氧化铝纤维增强的金属基复合材料已在汽车活塞槽部件和旋转气体压缩机叶片中得到应用。又由于氧化铝纤维与树脂基体结合良好,比玻璃纤维的弹性大,比碳纤维的压缩强度高,所以氧化铝树脂复合材料正逐步在一些领域取代玻璃纤维和碳纤维。特别是在文体用品方面,可制成各种颜色的高强度钓鱼杆、高尔夫球、滑雪板、网球拍等。

  氧化铝长纤维增强金属基复合材料主要应用于高负荷的机械零件和高温高速旋转零件以及有轻量化要求的高功能构件,例如汽车连杆、传动杆、刹车片等零件及直升飞机的传动装置等。最近,也有研究人员开始将其用于热核反应堆冷却换热装置的衬里。

  氧化铝纤维由于具有许多优良的性能,广泛应用于各领域。我国研究和开发氧化铝纤维无论在国防军工还是工业领域都具有重要的意义。

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