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氧化鋁陶瓷主要應用領域如下

(1)工業高溫爐內襯。氧化鋁短纖維具有耐高溫性能,主要用作絕熱耐火材料,在冶金爐、陶瓷燒結爐或其他高溫爐中作護身襯里的隔熱材料。由于其密度小、絕熱性好、熱容量小,不僅可以減輕爐體質量,而且可以提高控溫精度,節能效果顯著。氧化鋁纖維在高溫爐中使用節能效果比一般的耐火磚或高溫涂料好,節能量遠大于散熱損失量,其原因不僅是因為減少了散熱損失,更主要的是強化了爐氣對爐壁的輻射給熱,使爐壁能得到更多的熱量。由于陶瓷纖維黑度較高,再通過輻射傳給物料,從而提高了物料的加熱速度和生產能力。

(2)航天領域。莫來石纖維是氧化鋁基纖維的主要品種,在結構上主要是以莫來石微晶相的形式存在。與一般氧化鋁基比,莫來石纖維具有更好的耐高溫性,使用溫度在今了開維150℃,特別是高溫抗蠕變性和抗熱震性均有很大提高,是當今國內外最新型的超輕質高溫耐熱纖維。莫來石短纖維作為耐熱材料,在航天工業上已得到重要應用。美國航天飛機采用硼硅酸鋁纖維來制造隔熱瓦和柔性隔熱材料。美國哥倫比亞號航天飛機隔熱板襯墊用的是Saffil氧化鋁纖維,當航天飛機由太空返回大氣層時,由于Saffil氧化鋁纖維能經受600℃的高溫,這種襯墊會防止熱量通過隔熱板之間的間隙進入防熱罩內。

莫來石纖維與陶瓷基體界面熱膨脹率和熱導率非常接近,莫來石纖維的加入可以提高陶瓷基體的韌性、增加沖擊強度,在耐熱復合材料的開發中發展很快。采用莫來石連續纖維增強的金屬基與陶瓷基復合材料,可用于超音速飛機,也可制造液體火箭發動機的噴管和墊圈,能在2200℃以上使用。

(3)環保和再循環領域。氧化鋁纖維由于其良好的耐化學腐蝕性能,可用于環保和再循環技術領域。如焚燒電子廢料的設備,歷經多年運轉,氧化鋁纖維仍顯示出其優良的抗腐蝕性能;也可用于汽車廢氣設備上作為陶瓷整體襯,其特點是結構穩定。saffil氧化鋁纖維可用于鋁合金活塞,它的優點是當溫度上升時膨脹較小,比純合金減少約25%,使活塞和汽缸之間吻合好, 可節省燃料。

(4)增強復合材料。由于氧化鋁纖維與金屬基體的浸潤性良好,界面反應較小,其復合材料的力學性能、耐磨性、硬度均有提高,線膨脹系數降低。氧化鋁纖維增強的金屬基復合材料已在汽車活塞槽部件和旋轉氣體壓縮機葉片中得到應用。又由于氧化鋁纖維與樹脂基體結合良好,比玻璃纖維的彈性大,比炭纖維的壓縮強度高,所以氧化鋁樹脂復合材料正逐步在一些領域取代玻璃纖維和炭纖維。特別是在文體用品方面,可制成各種顏色的高強度釣魚竿、高爾夫球、滑雪板、網球拍等。

氧化鋁連續纖維增強金屬基復合材料主要應用于高負荷的機械零件和高溫高速旋轉零件以及有輕量化要求的高功能構件,例如汽車連桿、傳動桿、剎車片等零件及直升飛機的傳動裝置和飛機剎車片等。最近,也有研究人員開始將其用于熱核反應堆冷卻換熱裝置的襯里。

3.2發展現狀及市場前景

氧化鋁纖維的生產工藝比較簡單,對生產設備和生產條件要求不高。與炭纖維相比,氧化鋁纖維的成本要低很多,這使氧化鋁纖維的大量應用成為可能。目前,國外已有很多公司生產各種型號的高性能氧化鋁纖維。

英國ICI公司采用卜內門法生產商品名為Sal的氧化鋁短纖維,美國3M公司通過溶膠凝膠法生產 Nextel系列氧化鋁纖維,其中較具代表性的品種是 Nextel312。日本住友化學公司采用預聚合法生產Aox氧化鋁纖維,其組分為A20、S0和B2O3。美國杜邦公司采用淤漿法生產FP氧化鋁纖維,氧化鋁含量為99%。日本 Mitsui Mining公司也通過淤漿法制得氧化鋁含量在95%以上的連續氧化鋁纖維。

以上幾種氧化鋁纖維制備方法中,溶膠凝膠法工藝簡單燒結溫度較低且制得的纖維均勻性好,純度高,可設計性強,產品多樣,已成為生產氧化鋁纖維的主要方法�？刂蒲趸�鋁纖維的不同生產工藝,可得到性質不同,適用于不同領域的纖維產品特別在耐火材料領域,已經獲得了較大發展。

國外多晶氧化鋁耐火纖維的研究開發起步較早,目前的生產技術已趨成熟,工藝穩定,纖維制品綜合性能優越,已在許多領域獲得應用。作為多晶氧化鋁耐火纖維的主要品種,氧化鋁纖維具有優異的性價比和很大的商業價值。自20世紀70年代以來許多發達國家投入大量精力研制開發多晶氧化鋁纖維。以美國的ICI公司為例,該公司已有20多年生產多晶氧化鋁纖維的歷史生產的多晶纖維使用溫度可達1600℃以上。國外多晶耐火纖維不僅用作高溫絕熱材料,而且還用作高級陶瓷、金屬和塑料的增強材料。

多晶氧化鋁纖維(AL₂O₃,72%-97%,最高使用溫度為1700℃)的世界總產量還比較低,遠遠小于普通硅酸鋁纖維,其中西歐國家的產量約占總產量的50%,日本占39%左右。有10%的多晶耐火纖維用于各種工業窯爐及熱加工過程,25%左右用于治金工業。

相比之下,國內氧化鋁纖維的研究起步較晚,生產多晶耐火纖維在技術水平和產品質量上都還存在一定差距,生產工藝單裝備也相對落后.

在耐火材料領域,國內多晶氧化鋁耐火纖維主要以多晶莫來石纖維和多晶氧化鋁纖維為主,目前僅能生產短纖維,僅用于使用溫度為1350~1400℃的貼面。近20年來,以氯化鋁水溶液和金屬鋁粉為原料,采用膠體法研制生產的多晶氧化鋁和多晶莫來石纖維(Al2O3,72%~95%)可以用于1350~1400℃的高溫窯爐。目前使用氧化鋁纖維為主要原料的成型產品,除了耐火隔熱纖維砌塊外,還有:氧化鋁短纖維增強鋁基復合材料活塞、纖維氧化鋁催化劑有機廢氣處理器、纖維氧化鋁燃燒輻射器等。

氧化鋁纖維及其制品在市場方面具有很好的發展前景�？刂蒲趸�鋁纖維的不同生產工藝,可得到不同性質,不同應用領域的纖維產品。當前氧化鋁纖維在耐火材料領域的應用已趨于成熟,市場競爭也日漸激烈。而在其他領域,如增強基復合材料、環保、催化等領域應用較少,發展空間很大。利用氧化鋁纖維增強的鋁基復合材料活塞具有高強度和耐磨、耐熱沖擊能力及低的線膨脹系數等優良性能,有利于改善汽車發動機性能,提高發動機使用效率,減少廢氣排放量。氧化鋁纖維燃氣催化燃燒輻射器應用于燒烤烘干行業,能顯著提高燃燒效率,改善產品烘干效果。節約能源。其作為隔熱材料,具有優異的保溫性能,能熱損失。據統計,國際市場對氧化鋁纖維的需求量平均每年費10%-15%的速度遞增。

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