Għarfien tal-klassifikazzjoni u l-użu tal-fibri taċ-ċeramika
Materjal ta 'insulazzjoni poruż tal-fibra taċ-ċeramika jista' jifforma struttura stabbli b'ammont żgħir biss ta 'materjal (fibra). Meta mqabbel ma 'materjal ta' insulazzjoni tal-pori taċ-ċeramika, il-materjal ta 'insulazzjoni tal-fibra taċ-ċeramika huwa ħafif, poruż, b'konduttività termali baxxa u kapaċità ta' sħana speċifika. Karatteristiċi kbar u jifilħu għal tagħbijiet għoljin ħafna. Dan il-materjal intuża f'ħafna oqsma bħas-separazzjoni tal-filtrazzjoni, l-insulazzjoni termali, il-bijomediċina, u materjali komposti. L-istruttura ta 'protezzjoni termika li tista' terġa 'tintuża rappreżentata minn materjal tal-fibra taċ-ċeramika tintuża ħafna fis-sistema ta' protezzjoni termika ta 'diversi ajruplani avvanzati fid-dar u barra, u għandha valur ta' applikazzjoni importanti u prospetti ta 'żvilupp.
Il-fibri taċ-ċeramika jistgħu jinqasmu f'żewġ kategoriji: fibri taċ-ċeramika mhux ossidi (bħal fibri SiC, fibri C) u fibri taċ-ċeramika ta 'ossidu (inkluż ossidu kompost) (bħal fibri tas-silikat tal-aluminju, fibri Al2O3).
Fibra taċ-ċeramika mhux ossida
Fibra tal-karbur tas-silikon. Il-Karbur tas-Silikon (SiC), komunement magħruf bħala karbur tas-silikon u silika tal-karbonju, huwa kompost sintetiku marbut b'mod kovalenti. Jista 'jiġi ppreparat permezz ta' depożizzjoni kimika tal-fwar, tnaqqis karbotermiku, sinterizzazzjoni tat-trab u konverżjoni tal-prekursur. Il-karbur tas-silikon pur huwa bla kulur u trasparenti, u l-karbur tas-silikon użat fl-industrija huwa spiss aħdar ċar jew iswed minħabba li fih ħadid ħieles, silikon, karbonju u impuritajiet oħra.
Minħabba li l-karbur tas-silikon għandu karatteristiċi tajbin ta 'temperatura għolja, bħal reżistenza għall-ossidazzjoni, saħħa u stabbiltà ta' temperatura għolja, konduttività termali tajba, densità baxxa, koeffiċjent ta 'espansjoni baxx, u creep baxx, jista' jintuża bħala kamra tal-kombustjoni għal turbini tal-gass b'temperatura għolja. Żennuni b'temperatura għolja, xfafar tat-turbini, eċċ. Minħabba l-konduttività termali għolja u l-proprjetajiet ta 'insulazzjoni tajba, il-karbur tas-silikon jista' jintuża bħala skambjatur tas-sħana f'temperatura għolja f'fornijiet metallurġiċi industrijali, kif ukoll bħala sottostrati u materjali għall-ippakkjar għal ċirkwiti integrati fuq skala kbira. . Bl-ebusija għolja, ir-reżistenza għall-ilbies u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-aċidu u alkali, materjali mekkaniċi tas-siġillar bħal berings li jiżżerżqu, diski tal-valv, xfafar tal-fann u pajpijiet reżistenti għall-korrużjoni jistgħu jiġu ppreparati fl-industriji mekkaniċi u kimiċi.
Il-karbur tas-silikon għandu mhux biss proprjetajiet fiżiċi tajbin, iżda wkoll proprjetajiet kimiċi eċċellenti. F'atmosfera mingħajr ossiġenu, 5% biss tas-silikon kien miżmum fil-fażi tal-gass fuq il-wiċċ tal-karbur tas-silikon fl-2300℃. Madankollu, meta l-karbur tas-silikon kien espost għall-ossiġnu f'1000℃, il-wiċċ beda jossida, iżda l-karbur tas-silikon jista 'jifforma SiO2 film protettiv biex jipprevjeni r-reazzjoni ta' ossidazzjoni milli tkompli.
Fibra tal-karbonju. Il-fibra tal-karbonju tirreferi għal materjal tal-karbonju fibruż li jissaħħan sa 1000°C jew ogħla minn fibra organika f'gass inert biex jifforma materjal fibruż tal-karbonju li għandu kontenut ta 'karbonju ta' 90% jew aktar. Il-fibra tal-karbonju hija tip ġdid ta 'materjal inorganiku b'densità ta' 1.5-2g / cm3, li hija 1/4 tad-densità tal-azzar, 1/2 tad-densità tal-liga tal-aluminju, u 4 darbiet sa 5 darbiet aktar b'saħħitha mill-azzar. Il-koeffiċjent ta 'espansjoni termali huwa żgħir, u r-reżistenza għax-xokk termali hija tajba. F'daqqa waħda tinżel minn temperatura għolja ta 'bosta eluf ta' gradi Celsius għal temperatura normali u ma tinfaqax, u għandha lubrikità tajba u konduttività elettrika. Il-fibri tal-karbonju huma kimikament simili għall-karbonju, huma inerti għall-alkalinità ġenerali, u ma jkissrux f'temperaturi ta 'nitroġenu likwidu. F'ambjent mhux ossiġenu, anke f'temperatura għolja ta '3000℃, ma jdubx, iżda f'atmosfera ta 'l-arja, meta t-temperatura tkun ogħla minn 400℃, isseħħ ossidazzjoni sinifikanti, u CO u CO 2 huma ġġenerati. Għalhekk, il-fibra tal-karbonju tista 'tnaqqas ħafna l-piż strutturali tal-komponent u ttejjeb il-prestazzjoni teknika, u tagħmilha użata ħafna f'vetturi aerospazjali.
Skont il-materja prima użata, il-fibri tal-karbonju jistgħu jiġu kklassifikati f'fibri tal-karbonju bbażati fuq il-polyacrylonitrile, fibri tal-karbonju bbażati fuq il-pitch, fibri tal-karbonju bbażati fuq iċ-ċelluloża, u fibri tal-karbonju bbażati fuq fenoliċi. L-iktar fibri tal-karbonju komuni użati huma fibra tal-karbonju polyacrylonitrile u fibra tal-karbonju pitch.
Fibra taċ-ċeramika ossida
Fibra tas-silikat tal-aluminju. Il-forma u l-kulur tal-fibra tas-silikat tal-aluminju huwa simili għal dak tal-qoton. Hija fibra taċ-ċeramika amorfa magħmula prinċipalment minn alumina u silika, u xi kultant fiha ammont żgħir ta 'ossidu tal-ħadid, dijossidu tat-titanju, ossidu tal-kalċju u simili. Skond il-kompożizzjoni tas-sustanza u l-kontenut, tista 'tinqasam f'erba' kategoriji: fibra tas-silikat ta 'l-aluminju standard (ordinarja), fibra tas-silikat ta' l-aluminju ta 'purità għolja, fibra tas-silikat ta' l-aluminju li fiha aluminju ta 'purità għolja u fibra ta' l-aluminosilikat taż-żirkonju ta 'purità għolja . Il-kontenut tal-komponenti jidher fit-Tabella 1-2.
Il-fibra tas-silikat tal-aluminju għandha dijametru ta '1-10μm u tul ta' 5-25cm. Għandu reżistenza tajba għat-temperatura, insulazzjoni tas-sħana u assorbiment tal-ħoss, u għandu ħażna baxxa tas-sħana, konduttività termali baxxa u reżistenza qawwija għall-vibrazzjoni mekkanika. It-temperatura tas-servizz tista 'tilħaq 1200 ° C. Id-densità hija biss 0.096-0.128g / cm3. Wara ż-żieda ta 'CrO2, peress li CrO2 jipprevjeni l-preċipitazzjoni u t-tkabbir tal-kristall fil-porzjon ta' kuntatt bejn il-fibri, ir-reżistenza għat-tnaqqis tat-temperatura għolja tal-fibra tista 'titjieb, u t-temperatura tal-użu tilħaq 1400 ° C. Il-materjal kompost tal-fibra tas-silikat tal-aluminju jista 'jsir fil-forma ta' tapit, feltru, karta u pjanċa. Ġie użat ħafna fl-insulazzjoni termali ta 'tagħmir ta' enerġija termali bħall-industrija kimika u l-makkinarju, u s-saff ta 'insulazzjoni termali tal-partijiet tal-magna rokit.
Fibra tal-kwarz. Il-fibra tal-kwarz tirreferi għal fibra tal-ħġieġ tas-silika ta 'speċjalità ta' purità għolja b'kontenut ta 'magażin ta' inqas minn 0.1% u dijametru tal-fibra ta '0.7-15 μm. Għandu reżistenza għolja għas-sħana, temperatura ta 'użu stabbli fit-tul ta' 1050 ° C, u reżistenza instantanja għat-temperatura sa 1700 ° C. Barra minn hekk, il-fibra tal-kwarz għandha reżistenza għall-korrużjoni, żamma ta 'saħħa għolja f'temperatura għolja, stabbiltà dimensjonali, reżistenza tajba għal xokk termali , stabbiltà kimika għolja, u proprjetajiet eċċellenti ta 'insulazzjoni elettrika, kostanti dielettriċi u telf dielettriku. Il-koeffiċjent huwa l-aħjar fost il-fibri minerali kollha u huwa ferm irħas biex jiġi prodott minn fibri tal-karbur tas-silikon. Għalhekk, il-fibra tal-kwarz għandha użu importanti fl-industriji militari u aerospazjali tad-difiża u tista 'tintuża għall-manifattura ta' sistemi ta 'protezzjoni termika aerospazjali.
Il-fibri tal-kwarz huma kklassifikati f'fibri tal-ħġieġ tal-kwarz kontinwu u suf tal-ħġieġ tal-kwarz. Il-fibra kontinwa tal-ħġieġ tal-kwarz tirreferi għal fibra twila miksuba billi tinġibed forza esterna wara li l-ħġieġ tal-kwarz jiġi mdewweb. Ġeneralment, id-dijametru tal-monofilament huwa 3-10 μm, u jista 'jiġi pproċessat f'ħjut tal-fibra tal-ħġieġ tal-kwarz, drapp, u simili. Is-suf tal-ħġieġ tal-kwarz jirreferi għal tip ta 'fibra tal-ħġieġ tal-kwarz twil u qasir miksuba billi tintefa' tidwib tal-ħġieġ tal-kwarz permezz ta 'fluss ta' arja bi pressjoni għolja, u l-forma tiegħu hija fluffy, simili għall-qoton. Ġeneralment, qoton ultrafin, li għandu dijametru tal-fibra ta 'inqas minn 3 μm, jissejjaħ qoton fin b'dijametru ta' 3-5 μm.
Fibra tal-mulit. Il-mulit huwa l-uniku kompost binarju li jista 'jkun preżenti b'mod stabbli f'temperatura u pressjoni normali fis-sistema binarja tas-silika u l-alumina. Il-formula kimika hija 3Al2O3·2SiO2, u d-dijagramma tal-fażi tiegħu hija kif muri fil-Figura 1.
Figura 1 Dijagramma tal-fażi tal-materjal Mullite
Il-fibra tal-mulit hija fibra polikristallina b'fażi tal-kristall prinċipali ta 'kristalliti tal-mullite. Hija l-unika fażi stabbli fis-sistema binarja tas-silika u l-alumina. L-attività tagħha hija baxxa u l-kapaċità ta 'rikristallizzazzjoni tagħha hija fqira. Il-fibra tal-ġebel għandha reżistenza tajba għat-temperatura għolja u tista 'tintuża sa 1500℃. Madankollu, meta t-temperatura tkun ogħla minn 1500℃, il-qamħ jikber u jitlef il-proprjetajiet mekkaniċi tiegħu ta 'temperatura għolja. Meta t-temperatura tilħaq madwar l-1830℃, Se jiddekomponi malajr f'alumina u fażi likwida. Il-fibra tal-mullite tespandi indaqs meta tissaħħan, għandha stabbiltà eċċellenti tar-reżistenza għax-xokk termali, konduttività termali baxxa, mhix faċli biex titkaxkar f'temperatura għolja, u tista 'mhux biss iżżomm elastiċità tajba, iżda għandha wkoll tnaqqis żgħir, u l-materjal innifsu għandu stabbiltà kimika tajba . Mhuwiex suxxettibbli għall-korrużjoni, għalhekk huwa użat ħafna f'diversi prodotti ta 'temperatura għolja u sistemi ta' protezzjoni termali bħala materjal ġdid ta 'fibra reżistenti għas-sħana f'temperatura għolja ultra-ħafifa. Madankollu, il-proprjetajiet mekkaniċi tat-temperatura normali tal-fibra tal-mullite mhumiex tajbin, li sar ostaklu ewlieni għall-użu prattiku tal-materjal.
Fibra ta 'l-alumina. Il-fibra tal-alumina hija tip ta 'fibra taċ-ċeramika polikristallina, li għandha ħafna forom bħal fibra twila, fibra qasira u whisker. Prinċipalment fih Al2O3, u xi kultant fih ċertu ammont ta 'addittivi bħal silika, nitrur tal-boron, żirkonja, ossidu tal-ħadid, ossidu tal-manjesju u simili. Il-fibra tal-alumina għandha dijametru ta '10-20 μm u densità ta' 2.7-4.2 g / cm3, u għandha proprjetajiet mekkaniċi għoljin, saħħa tensili ta '1.4-2.45 GPa, u modulu tensili ta' 190-385 GPa.
Għandu reżistenza kimika tajba, reżistenza għall-ossidazzjoni, reżistenza għat-temperatura għolja, stabbiltà kimika għolja u koeffiċjent baxx ta 'espansjoni termali, punt tat-tidwib ta' 2050 ° C, jista 'jintuża f'1500 ° C għal żmien twil.
Fibri qosra ta 'l-alumina jintużaw prinċipalment għal materjali ta' insulazzjoni b'temperatura għolja, fibri twal jintużaw biex isaħħu materjali komposti, u l-whiskers għandhom saħħa għolja u xi proprjetajiet manjetiċi, elettriċi u ottiċi speċjali, li jintużaw f'materjali funzjonali. Il-fibra ta 'l-alumina għandha attività tajba tal-wiċċ u hija faċli biex titħallat ma' materjali bażi bħal metall u ċeramika. Flimkien mat-temperatura għolja ta 'użu tagħha, intuża ħafna f'oqsma ġenerali industrijali u ta' teknoloġija għolja. Jista 'jintuża fi fran ta' temperatura għolja u inġinerija termali. Tagħmir, reatturi nukleari u materjali ta 'insulazzjoni termali għax-shuttle spazjali. L-Istati Uniti tuża l-fibri ta 'l-alumina bħala pannelli ta' insulazzjoni fuq ix-Shuttle Spazjali Columbia. Meta x-shuttle spazjali jkun qed itir fl-atmosfera, il-pannelli ta 'insulazzjoni jipprevjenu li s-sħana tidħol fit-tarka tas-sħana mill-vojt bejn il-pannelli ta' insulazzjoni. Il-fibra tal-alumina għandha sinifikat strateġiku importanti u valur kummerċjali kbir fil-militar u fl-ajruspazju, u tattira ħafna pajjiżi biex jinvestu ħafna ħaddiema, riżorsi materjali u riżorsi finanzjarji għar-riċerka u l-iżvilupp u l-użu. Madankollu, il-fibra tal-alumina għandha densità għolja u konduttività termali għolja, li tillimita l-applikazzjoni ulterjuri tagħha.
