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气氛对于陶瓷纤维硬质制品的影响

一.气氛对于导热系数的影响


通常纤维材料是大气环境下使用,存在于气孔中的气体是空气,因此,气相在陶瓷纤维中所起的作用实际上也就是空气的绝热作用。但是有些情况下,陶瓷纤维在真空、保护气氛或者要求控制气氛的环境中的设备使用时,如采用氢气、一氧化碳及一些惰性气体等气氛时,纤维制品的导热系数数值就发生了改变。气体导热系数与气体的组成有关,一般来说气体分子量越小,结构越简单,其导热系数越大。如下图

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其中氢气的导热系数最大,二氧化碳的导热系数最小。因此如果安装常规空气气氛来换算,会出现外表温度的差异及一些结构上面的隐患。我们在设计耐材厚度等方面需要考虑气氛对于导热系数的影响。


二.气氛对于纤维制品耐温度的影响


在氧化铝气氛和中性气氛中,陶瓷纤维具有良好的化学稳定性。而在还原性气氛、真空条件及窑炉气氛中含有硫化物、碱金属等物质时化学稳定性差,并直接影响纤维的析晶和晶粒生长速度,使陶瓷纤维性能劣化。


陶瓷纤维是一种多孔材料,比表面积大的多孔纤维耐火材料,很容易收到烧结设备中的有害气氛侵蚀。其中氢化合物、碳氢化合物的作用最为显著,还原性气氛下主要的过程是:SiO2从玻璃相或者莫来石相被还原;在真空环境中SiO2从玻璃相/莫来石相中蒸发;

SiO2+CO→SiO+CO2SiO2+H2SiO+H2O

AL2O3和SiO2为陶瓷纤维的主要成分,在还原性气氛中由于SiO2被还原,从而破坏陶瓷纤维的主要成分,使纤维制品变质损毁;但AL2O3在含氢气等还原性中是很稳定的,所以还原性气氛中选用的制品需要AL2O3为主成分的纤维材料。


陶瓷纤维使用温度的降低和损毁还受到气氛中的硫酸盐、碱金属和V2O5等物质的影响。硫酸盐在高于900℃的温度下存在于窑炉气氛中并侵蚀纤维。V2O5是触媒剂,在其作用下硫和硫化物可同纤维反应生产硫酸盐,使得纤维严重被破坏,另外碱金属如Na2OK2O等碱金属从800~900℃的温度作用下会与陶瓷纤维制品发生反应,生产低熔点物质,如钠长石、白榴石等新相,加速晶体生长,是纤维收缩及致密化。


还原性气氛采用AL2O3为主材料的纤维制品(多晶莫来石/高铝纤维及AL2O3混配制品)

碱金属气氛采用低温下(800℃以下)进行排气方式将该类物质排出,使得烧结炉环境纯净。(一些烧结产品的排焦炉)。


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