Lekki materiał ogniotrwały - włókno ceramiczne

Włókno ceramiczne to materiał włóknisty wykonany z naturalnych lub sztucznych materiałów nieorganicznych w różnych procesach lub przekształcony z włókien organicznych w wyniku obróbki cieplnej w wysokiej temperaturze. Oprócz doskonałych właściwości mechanicznych posiada również zalety antyutleniania i dobrej stabilności termicznej.

1. Rodzaje włókien ceramicznych

Odmiany włókien ceramicznych obejmują głównie zwykłe włókna z krzemianu glinu, włókna z krzemianu glinu o wysokiej zawartości tlenku glinu, włókna polikrystalicznego tlenku glinu, włókna z mulitu polikrystalicznego i wysokowydajne włókna ceramiczne. Wśród nich włókno węglika krzemu jest jednym z wysokowydajnych włókien ceramicznych. Włókno z węglika krzemu jest ważnym wysokowydajnym wzmocnionym włóknem ceramicznym dla kompozytów z osnową metalową i ceramiczną. Ma doskonałą wytrzymałość na rozciąganie, odporność na pełzanie, odporność na utlenianie i kompatybilność z osnową ceramiczną.

2. Sposób przygotowania włókna ceramicznego

A.Fizyczna metoda formowania

Metoda rozwłókniania w stopie: Po stopieniu surowca włókno formuje się metodą rozdmuchu lub metodą przędzenia.

Metoda wydmuchiwania: Najpierw surowiec jest stapiany w stopie wysokotemperaturowym za pomocą pieca oporowego, a cienki strumień powstaje przez otwór wysokotemperaturowy, który jest rozpylany powietrzem pod wysokim ciśnieniem. Pod działaniem powietrza o dużej prędkości stopiona ciecz ulega rozproszeniu na cząstki, a między cząstkami tworzą się włókna.

Metoda wirowania: wysokotemperaturowa stopiona ciecz jest formowana we włókna dzięki sile odśrodkowej szybkiego obrotu kołowrotka.

B. Metoda impregnacji roztworu włókien matrycy

Większość włókien matrycy to włókna wiskozowe o dobrej hydrofilowości. Metoda impregnacji włókna osnowy polega na impregnowaniu włókna osnowy roztworem soli nieorganicznej, a następnie spiekaniu w celu usunięcia włókna osnowy w celu uzyskania włókna ceramicznego. Wytrzymałość włókna zależy głównie od porowatości włókna i wielkości ziaren tlenku metalu. Ta metoda jest prosta i łatwa do spopularyzowania.

Ponadto można go również wytwarzać metodami chemicznego osadzania z fazy gazowej, chemicznej reakcji z parą i konwersji prekursorów.

3. Zastosowanie włókna ceramicznego

A.Stosowany w piecach przemysłowych

Jako lekki i wydajny materiał termoizolacyjny, włókno ceramiczne znajduje szerokie zastosowanie w piecach przemysłowych. Może znacznie zmniejszyć obciążenie konstrukcji stalowej pieca i przedłużyć żywotność korpusu pieca.

B.Może być używany jako materiał filtracyjny

Włókna ceramiczne mają cienki kształt i mogą być używane jako materiały filtracyjne. Zastosowanie w fabrykach filtrów z włókna ceramicznego do bezpośredniego filtrowania gazów spalinowych o wysokiej temperaturze może zmniejszyć wymagania sprzętowe i koszty chłodzenia gazu przed filtrowaniem oraz może zmniejszyć straty ciepła i marnotrawstwo zasobów spowodowane chłodzeniem.

C. Wykonywanie kompozytów z włókien ceramicznych

Kompozyty z włókien ceramicznych to wyjątkowe materiały, które nie tylko są odporne na szybkie i intensywne zmiany temperatury bez uszkodzeń, ale także zastępują nadstopy metaliczne i przewyższają takie stopy pod względem odporności na temperaturę, wytrzymałości właściwej i modułu właściwego .