氧化锆耐火纤维(zirconia refractory fibre)
主成分为ZrO2多晶体的隔热耐火材料。又名多晶氧化锆纤维或稳定ZrO2纤维。中国于1978年开始研制氧化锆耐火纤维,并很快取得成功。因ZrO2耐火纤维价格昂贵,仅限于试验室批量试制,尚未大规模生产。
工艺氧化锆耐火纤维的生产方法有两种,即胶体法和先驱体法。
胶体法在氧氯化锆溶液中加入冰醋酸,使其反应,生成白色醋酸锆沉淀,经脱水、烘干再制成醋酸锆溶液,然后加入稳定剂(一般用Ycl2),经蒸发、浓缩制成粘度在5~35Pa•s范围的胶体。这种胶体可以用离心甩丝法或喷吹法成纤得到纤维坯体,坯体在100~110℃干燥,使纤维固化,随后在要求的温度下进行热处理。氧化锆纤维坯体在热处理过程中发生一系列物理化学变化:100~110℃时脱除物理水;200~300℃时脱去化学结合水和有机物挥发;420℃时锆盐开始分解;800~1000℃时ZrO2发生晶形转变;热处理的最终温度为1500~1600℃。
先驱体法把粘胶纤维(或皂化醋酸纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维等)在一定浓度的稀盐酸或乙二胺溶液中浸泡,使纤维膨化,用离子交换水洗净膨化了的纤维,再把它浸泡到含有YCl2稳定剂的氧氯化锆(或醋酸锆、草酸锆)水溶液中,使锆盐进入有机纤维的分子“间隙”中,用离心或挤压法脱去表面吸附液,将含有锆盐的有机纤维坯体置于特定条件的炉子中进行热处理,使有机物在不燃烧的情况下炭化及挥发,使锆盐分解成zrO2,并与稳定剂起作用,使Zr02稳定化,这样就得到稳定的多晶ZrO2纤维。
性能多晶ZrO2纤维的耐火性能好(Zr02熔点2590℃),热导率低,化学稳定性好,有较强的抗侵蚀性能,因此是一种优良的高温隔热材料,其性能见表。
应用zrO2纤维可以进一步加工成各种耐火纤维制品,用作高温、高效隔热材料,如用作各种高温电炉的内衬,熔融金属的过滤器,高温催化剂载体,喷气飞机和导弹的保护材料等。氧化锆耐火纤维的最高使用温度为1600℃。
USZYBF2 | 胶体法ZrO2纤维 | |
指 标 | ||
(美国) | (中国) | |
主成分ZrO2+Y2O3含 | 99 | 98 |
量/% | ||
ZrO2 | Zr02 | |
晶相 | ||
(四方+立方) | (四方+立方) | |
晶粒尺寸/nm | >100 | >100 |
纤维直径/pm | 3~5 | <8 |
纤维长度/mm | 25~300 | ~10 |
加热线收缩/% | 1.56 | |
(1650 ℃,1h) | (1600℃,6h) | |
热导率/W· (m· | O.173 | |
(热面1300℃ | ||
K)-1 | ||
平均912 ℃) |
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