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氧化铝纤维的用途(氧化铝纤维和碳纤维)

氧化铝纤维的用途(氧化铝纤维和碳纤维) 氧化铝细纤维简介

氧化铝纤维又称多晶氧化铝纤维,属于高性能无机纤维,是多晶陶瓷纤维的一种,有长纤维、短纤维、晶须等多种形式。Al2O3是主要成分,并含有少量的SiO2、B2O3、Zr2O3、MgO等。

除了具有高强度、高模量、低热导率、低热膨胀系数、耐化学腐蚀、非常耐热、耐高温氧化等优点外。在普通陶瓷纤维中,它还具有原料成本低、生产工艺简单的特点。具有较高的性价比和商业价值,广泛应用于工业、军事和民用复合材料领域。

氧化铝纤维的制备方法不同,Al2O3的结晶状态和含量不同,制备工艺简单,对生产设备和条件要求不高。与碳纤维相比,氧化铝纤维的成本要低得多,而且原料易得,这为氧化铝纤维的大量应用提供了充分的条件。由于氧化铝的熔点高达2323℃,熔体粘度低,成纤性差,无法用熔融法制备氧化铝纤维。目前主要采用淤浆法、溶胶-凝胶法和预聚法。主要用于以下几个方面:

1台工业高温炉

氧化铝短纤维具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热系数低、热容量小、耐机械振动等突出优点。其导热系数和体积密度分别只有传统耐火材料的1/10和1/15。是一种理想的节能增效耐火材料,用于钢铁工业、各种热处理炉、陶瓷烧成窑、裂解炉、石油化工燃烧炉的隔热。它不仅可以减轻炉体质量,还可以提高温度控制精度,减少炉壁散热。保温性能好,蓄热少,热惯性小,热辐射能力和红外加热效果好,与普通耐火砖或高温涂料相比节能效果明显。

生产实践证明,用于连续加热工业炉可节能15%以上,用于间歇式工业加热炉可节能30%以上。同时可以提高生产率和产品质量,实现炉子结构的轻量化和大型化。多晶氧化铝纤维在高温工业炉、加热装置和高温管道中的应用,将替代部分其他耐火隔热材料,具有优异的性价比和实际应用价值。

2 空航空航天

由氧化铝纤维增强复合材料制成的空导弹用固体发动机壳体,其爆破压力与钢相当,但质量比铝合金轻11%。氧化铝纤维增强金属基复合材料主要应用于承受高载荷的机械零件,如直升机的传动装置、高温高速旋转部件、有轻量化要求的航空航天高功能部件等。

此外,还可应用于固体火箭发动机的喷管,使喷管设计大大简化,部件数量减少50%,质量减轻50%。多晶耐火氧化铝纤维还用于航天导弹和原子能领域,作为核反应堆和航天飞机的隔热材料,以及轻合金的增强材料。

3运输

氧化铝纤维增强金属基复合材料具有高强度、耐磨性、抗热震性和低热膨胀系数等优异性能。,并已应用于汽车活塞槽零件和旋转压气机叶片,有利于改善汽车发动机性能,提高发动机使用效率和燃烧率,减少尾气排放。

近年来,由于环保要求的不断提高,汽车发动机必须满足欧III甚至欧IV的尾气排放标准,因此需要将排气温度提高到1100℃左右。然而,传统可膨胀陶瓷蛭石衬垫的最高使用温度约为900℃,难以满足低排放要求。氧化铝短切纤维密封垫直径小,无渣球,耐热性好,抗高温蠕变性好,能满足最高使用温度的要求,符合国内汽车低排放的发展要求。

4种新型复合材料

氧化铝纤维复合材料的力学性能、耐磨性和硬度提高,热膨胀系数降低,这是由于其与金属基体的润湿性好,界面反应小。氧化铝纤维增强铝基复合材料已成为装甲车辆和坦克发动机活塞的理想材料。

氧化铝纤维与树脂基体结合良好,比玻璃纤维弹性大,抗压强度比碳纤维高。因此,氧化铝树脂复合材料在某些领域正逐渐取代玻璃纤维和碳纤维。

由于氧化铝纤维材料的科技含量高、技术难度大、门槛高,具有很强的持久竞争力。同时市场容量大,产品附加值高。各国企业都是自主研发,实行严格的技术保密。从国外引进相关技术的可能性不大。而国内R&D实力相对较弱,资金短缺导致研发落后,因此应加强国内这方面的研发力度,开展产学研多部门技术合作,加强研发单位与生产企业的联系,解决氧化铝纤维制备过程中的技术难题,开发适合产品开发各步骤的技术和设备。

 
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