莫来石连续纤维制备工艺的研究

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1、宙级：监机械科学研究院博士学位论文莫来石连续纤维制备工艺的研究PreparingMethodofContinUOUSMuIIiteFibers培养单位：专业：研究方向：研究生：指导教师：协助指导教师：北京机电研究所机械设计及理论材料科学与工程姚树玉陈蕴博研究员刘立强教授二oo六年七月二日机械科学研究院博士学位论文A120广-si02一Fe0体系熔体的可拉丝性能差，莫来石晶粒较大，纤维在20％的氢氟酸溶液浸泡后，虽然大部分莫来石纤维的骨架是连续的，但部分纤维出现了破碎现象；A1203—Si02—-Na20体系熔体的纤维成形性能良好，奠来石晶粒细小

2、，在20％的氢氟酸水溶液中浸泡后，莫来石晶粒连贯性强，纤维中莫来石骨架依然是连续的：A120广弗iO厂MgO体系熔体具有良好的拉丝性能，但莫来石晶粒粗大，在20％的氢氟酸水溶液中浸泡后，纤维中莫来石骨架的连续性差。因此在Alz03__Si02体系中加入Na20组分最适合制备莫来石连续纤维。运用热分析方法、根据Johnson．Mehl．Avramic方程，研究了莫来石形核动力学，获得的反应析晶机理的Avrami指数n是放热峰温度TD、激活能E、放热峰半高宽处的温差AT的函数。分析了莫来石高温反应动力学机理，得到了表示流量的线性方程和反映莫来石生长

3、速率的抛物线型方程，以及奠来石形成反应速率由扩散慢的Sr离子的平均扩散系数确定的结论。为了更好地获得莫来石连续纤维，研究了拉伸变形的一些规律。从流变学观点出发，熔体在漏嘴中的流动是粘性流体的剪切变形；丝根被拉成纤维，是粘性流股的单轴向拉伸变形；漏嘴的流量可以通过泊肃叶(Poiseuille)公式进行估算。根据纺丝过程的主要因素和边界条件，建立了纤维成形过程的连续方程、运动方程和能量方程。生产中应控制熔体的可纺性、流体力学的稳定性和外部条件的波动等因素，它们容易造成纤维成形过程的不稳定性，从而影响了莫来石连续纤维的制各．通过调整初始配料点的成分体

4、系，使其熔点、粘度等参数与玻璃纤维的参数接近，则可借用玻璃纤维的坩埚拉丝工艺，漏嘴采用多孔的铂金漏板，使漏板的温度在莫来石转熔温度点附近；同时通过控制漏板下面纤维周围气氛的温度调节纤维冷却速度以控制纤维中莫来石的含量，则可大批量生产该纤维，这是本论文在A1203_-si02体系中加入第三组分的主要目的。Na20等第三组分，在耐火材料中是以杂质的形式存在，而在该论文中是为了便于工业上批量生产奠来石连续纤维而特地加入的成份，是有益的组分，这是本论文的创新之处。关键词：莫来石；连续纤维；陶瓷纤维；制备；工艺n机械科学研究院博士学位论文Preparin

5、gMethodofContinuousMuiliteFibersAbstractHightemperatureceramicmaterialsareappliedtomoreandmorefields．Oneofthesignificantwaysofincreasingceramicmechanicalstrengthisfibrereinforcingceramiccomposites．Ceramicmatrixcompositesreinforcedwithceramicfibersplayanimportantroleindevelop

6、inghightemperatureceramicmaterials．Mulliteisakindofhighrefaetoriness，hassuchexcellempropertiesashighrefractability,lowdensity,lowthermalconductivity,lowthermalexpansion,hi曲temperaturestrengthretention,hi曲temperaturecreepresistance，goodthermalshockresistance，goodeoxidationres

7、istance，andSOOn．ThusitaRt'actsmoreandmoreattention．Thisdissertation’StaskistoformatcontinuousmullitefiberswithMelt／DrawingonthebasisofadetailedreviewofceramicfiberprocessinChinaandabroad．Puremullitehashi曲meltingpointandlowvicidity,whichleadstopoorformationfiber,SOitishardert

8、oproducecontinuousmullitefiberswithMelting／Drawingeitherinequipmentorintech