陶瓷纤维应用及现状

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1、中国陶瓷工业CHINACERAMICINDUSTRY2013年2月第20卷第1期Feb.2013Vol.20,No.1文章编号：1006-2874（2013）01-0025-04陶瓷纤维应用及现状侯来广1刘艳春1曾令可2（1.广州市红日燃具有限公司，广东广州510645；2.华南理工大学材料学院，广东广州510640）摘要陶瓷纤维作为一种轻质纤维状材料，具有良好的物理化学性能，已经在冶金、化工、机械电子、交通运输等行业得到了广泛的应用，并且在航空航天及军事领域也得到了一定的应用。本文分别论述了陶瓷纤维的发展现状、主要制备方法及其在各个领域内的应用概况。关键词

2、陶瓷纤维；综合应用；制备方法中图分类号：TQ174.75文献标识码：A1.3按使用温度分类陶瓷纤维可以分为3种：（1）低档陶瓷纤维，使用温度800～1100℃；（2）中档陶瓷纤维，使用温度1200～1300℃；（3）高档陶瓷纤维，使用温度1300～1500℃。1.4按照材料的形态分类陶瓷纤维可以分为散状陶瓷纤维、定形陶瓷纤维、不定形陶瓷纤维、混配（纺）陶瓷纤维。0前言陶瓷纤维是一种纤维状轻质材料，早在1941年，美国巴布考克·维尔考克斯公司用天然高岭土经电弧炉熔融喷吹成纤维。20世纪40年代后期，美国两家公司生产硅酸铝系列纤维，并首次应用于航空工业。50年代

3、陶瓷纤维投入工业化生产，60年代研制出多种陶瓷纤维制品，并用作工业窑炉壁衬。20世纪70年代初，我国开始研制陶瓷纤维，到90年代，该技术得到迅猛发展，其市场需求量每年以10～15％的速度增长。陶瓷纤维因其在耐火、保温节能工程中的应用，被赋予“第五能源产品”的美称[1]，是一种发展前景广阔的产品。目前，全世界陶瓷纤维年总产量已经达到30×104t/a，总产值约150亿美元，其中用作工业窑炉、加热装置耐火、隔热领域约占25万吨，总产值70亿美元，用于复合材料及其他尖端技术工程中的约占5万吨，总产值约80亿美元[2]。2陶瓷纤维的制备方法2.1物理成型方法2.1.

4、1熔融纺丝熔融纤维化法[3]是将原料熔融后用喷吹法或甩丝法形成纤维。喷吹法是先用电阻炉将原料熔融成高温熔融物，经由高温流口形成细流，用高压空气喷吹，在高速空气的作用下，熔融液体分散成粒子，在粒子之间形成纤维。喷吹时希望熔融物具有适当的粘性，而又有较小的表面张力，易于将溶液吹离散形成直径小而较长的纤维，但原料中的氧化铝含量越高则熔融液体的粘性越大，不易形成纤维。甩丝法是用一组甩轮，利用甩轮高速旋转的离心力将高温熔融液体形成纤维。利用这两种方法成型纤维，都是在熔融物细粒化的过程生成纤维，伴有未纤维化的微粒，有球形、月牙形等，这些微粒一般被称为渣球，渣球的数量越少

5、越好。该方法的优点是工艺简单、成本较低，但是应用范围有限。2.1.2挤出纺丝采用熔融拉丝的方法要求初始材料须具有较低的熔融温度，但是一般陶瓷的熔点都在2000℃以上，难以直接在熔融状态下拉制纤维。为此研究人员在纺丝助剂(可热分解的有机聚合物)的作用下，将陶瓷超细微粉配成浆料，经挤出、蒸发溶剂、煅烧、烧结等过程便可得到所需的陶瓷纤维。用这一制备1陶瓷纤维的分类1.1按微观结构形态分类陶瓷纤维可以分为：玻璃态纤维和结晶质纤维。玻璃态纤维的生产采用“电阻法喷吹（或甩丝）成纤、干法针刺制毯”工艺；结晶质纤维的生产采用“胶体法喷吹（或甩丝）成纤、高温热处理”工艺。1.

6、2按化合物分类陶瓷纤维可分为非氧化物陶瓷纤维(如SiC纤维和C纤维)和氧化物陶瓷纤维二大类。非氧化物陶瓷纤维虽然具有较高的热导率、低热膨胀系数及较高的强度和抗蠕变性能，但其高温抗氧化性能低，因而不适宜用于高温氧化环境。而氧化物陶瓷纤维大多是多晶陶瓷纤维，它是以Al2O3为主要成分，并含有少量的SiO2、B2O3、ZrO2等成分。收稿日期：2012-11-26通信联系人：曾令可，E-mail:lingke@scut.edu.cn中国陶瓷工业262013年第1期方法制得的A12O3纤维的强度为2.0～2.4GPa，弹性模量为350～420GPa，孔隙率为28％，

7、直径为15～25μm[4]。该法的优点是可利用结晶性较好的微粉制备抗蠕变性优异的陶瓷纤维，但是纤维的孔隙率较高，晶粒很大，力学性能不理想，配制适宜粘度的混合溶液难度也较大。2.1.3基体纤维溶液浸渍法基体纤维溶液浸渍法[4]是采用无机盐溶液浸渍基体纤维，然后烧结除去基体纤维而得到陶瓷纤维。溶液多为水溶液，基体纤维多为亲水性良好的粘胶丝纤维。纤维强度主要取决于纤维的孔隙率和金属氧化物晶粒的大小，此法较超细微粉挤出纺丝法简单，易于推广。采用此法已制备出连续A12O3纤维，另有30多种盐类适于此法制备陶瓷纤维。用无机盐溶液进行浸渍时，最后得到的通常是氧化物陶瓷纤维

8、，但如果用有机聚合物先驱体配成溶液代替无机盐溶液，也