氧化锆纤维制品制备.ppt

哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院硕士学位论文答辩 */20 * 氧化锆纤维制品的制备及其应用 * 主要内容 氧化锆纤维制品在高效电炉中的应用 氧化锆纤维制品 氧化锆纤维的制备 概述 * 1. 概述 氧化锆纤维是一种多晶陶瓷纤维,是唯一能满足1500°C以上超高温氧化气氛下长期使用的高档轻质耐火纤维材料。它除具有一般陶瓷纤维的特性外, 还具有熔点高(2600 ℃)、耐高温(2200 ℃)、抗氧化、耐腐蚀、热传导率低等优良特性, 在无机纤维材料中占有特殊的位置, 是一种高性能的隔热和耐腐蚀材料, 在航空航天、原子能、冶金和石油化工、交通运输等行业得到了广泛的应用。 1.1 氧化锆纤维简介 氧化锆纤维可分为短纤维和连续纤维，短纤维一般指长度为厘米、毫米或微米的纤维，强度一般不高；连续纤维一般指长度大于1米的纤维，强度高，韧性好，并可以实现三维编织，在复合增强材料方面更具有优势。 * 1. 概述 ＺrＯ２纤维的SEM 照片 ＺrＯ２纤维制品 * 1. 概述 1.2 氧化锆纤维性能 1.2.1 高温性能 氧化锆具有很好的高温性能, 在温度高达2480 ℃时仍可保持其纤维形态, 1400 ℃左右仍具有可绕性。氧化锆纤维使用温度可达氧化铝的熔点以上, 最高可达2200 ℃, 不仅适用于氧化气氛, 而且可在还原气氛和真空下使用。 1.2.2 隔热性能 氧化锆具有低导热系数, 氧化锆纤维的导热性如同大多数陶瓷纤维一样, 主要取决其松散性, 氧化锆纤维的低密度提供了最有效的隔热性能。 1.2.3 耐腐蚀性能 氧化锆纤维具有优异的耐腐蚀性能, 对强腐蚀性的化学药品有极大的反应惰性, 氧化锆纤维对温度高达700 ℃的熔融碱金属的氯化物和碳酸盐以及230 ℃的碱金属的氢氧化物水溶液有特殊的耐腐蚀能力, 例如将氧化锆纤维在40%的KOH溶液中煮沸1 h, 损失小于0.5%。氧化锆纤维对绝大多数熔融金属如铜、铝、铁、钢等不浸润, 因此长期接触金属后很少发生反应或污染, 另外, 氧化锆纤维暴露在无机酸中, 在达到沸点时能够短时间不发生反应。 * 2.氧化锆纤维的制备 由于氧化铭的高熔点和熔体的低粘度特性,不能采用象硅酸铝及高铝陶瓷纤维那样的熔融制丝法,而只能采用前驱体法来制造,主要有载体法、无机盐法和溶胶凝胶法。 图2-1 载体法制备氧化锆纤维工艺流程图 2.1 载体法 * 2.氧化锆纤维的制备 图2-2 无机盐法制备氧化锆纤维工艺流程图 2.2 无机盐法 2.3 溶胶—凝胶法 该法是以醋酸锆或锆的醇盐为原料,通过加水分解、蒸发、缩聚等制成一定粘度的ZrO2溶胶纺丝液,采用与无机盐法相同的纤维化方法制成凝胶纤维,干燥、热处理制成氧化锆纤维。 * 2.氧化锆纤维的制备 聚锆前驱体纤维 热处理后的ＺrＯ２纤维 * 3. 氧化锆纤维制品 氧 化 锆 纤 维 制 品 氧化锆纤维毡 刚性氧化锆纤维制品 氧化锆纤维纸 氧化锆纤维布 * 3. 氧化锆纤维制品 3.1 氧化锆纤维毡 氧化锆纤维毡是用有机短纤维经针刺制成有机纤维毡为先驱体, 浸渍锆盐溶液, 经热处理而得到的具有原有机纤维毡形貌的氧化锆纤维毡。其制备工艺与氧化锆纤维的制备工艺相同, 氧化锆纤维毡主要用于晶体生长炉的的隔热, 在晶体生长炉中的使用温度高达1920 ℃, 仍保持纤维毡形态, 起到了极好的隔热作用。 在激光单晶生长炉中使用氧化锆纤维毡做隔热材料, 可以降低能耗, 有利于贵金属铱的回收, 可以保证晶体生长炉的温场稳定性, 提高晶体生长的成品率及晶体的光学质量。 　图3-1 蓝宝石炉用氧化锆纤维 隔热侧屏 * 3. 氧化锆纤维制品 3.2 刚性氧化锆纤维制品 该制品是用氧化锆纤维为原料, 经短切并加入低温、高温结合剂制成水性悬浮液, 最后经成型烧成而成。制品有氧化锆纤维板、筒、罩、异型制品等, 可机械加工。制备氧化锆纤维制品的关键为氧化锆纤维悬浮液的制备及成型模具的设计, 为了使成型后制品有一定的强度, 能够自支撑, 要加入低温结合剂, 结合剂要选择水溶性的, 如聚乙烯醇、甲基纤维素等。高温强度靠加入高温结合剂提供, 可供选择的有硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶等。用硅溶胶作为高温结合剂的制品使用温度较低, 一般使用温度为1650 ℃左右。而添加锆溶胶做结合剂的纤维制品, 其使用温度可达2000 ℃。因工艺需要, 在悬浮液中还应加入分散剂等, 以利成型操作。成型模具应设计成阻力小的微孔结构。 图3-2 氧化锆纤维板 图3-3 氧化锆异形制品 * 3. 氧化锆纤维制品 3.3 氧化锆纤维纸 氧化锆纤维纸是用氧化锆纤维经分散, 加入粘