影響氧化鋁纖維性能的重要因素

　　日本住友化學(xué)公司的產(chǎn)品是以Al2O3為主要成分,并含有B2O3、SiO2的多晶纖維。采用預(yù)聚合法, 先是用烷基鋁加水聚合成一種聚鋁氧烷聚合物，將其溶解在有機(jī)溶劑中, 加入硅酸酯或有機(jī)硅化合物, 使混合物濃縮成粘稠液,干法紡絲成先驅(qū)纖維。再在600℃空氣中裂解成含有氧化鋁和氧化硅等組成的無(wú)機(jī)纖維，最后在1000℃以上燒結(jié)，得到微晶聚集態(tài)的連續(xù)氧化鋁纖維，陶粒回轉(zhuǎn)窯直徑在10μm左右。因先驅(qū)體為線性聚合物形式，該法的優(yōu)點(diǎn)是紡絲性能好，容易獲得連續(xù)長(zhǎng)纖維。

　　表2-10列出幾種主要商品氧化鋁纖維的性能。從表中可見(jiàn)，氧化鋁纖維拉伸強(qiáng)度可達(dá)3.2GPa , 彈性模量可達(dá)420GPa,使用溫度可達(dá)1400℃以上,不同型號(hào)的氧化鋁纖維之間性能有較大差異。 選礦生產(chǎn)線性能優(yōu)良的多晶氧化鋁纖維應(yīng)具有較高的密度, 較小的晶粒, 低空洞率, 高結(jié)晶度以及較小的直徑。此外, 纖維的組成、工藝條件及制備方法也是影響氧化鋁纖維的性能的重要因素。

         高純度氧化鋁纖維，如FP，在燒結(jié)過(guò)程中降低燒結(jié)溫度可以得到較小的晶粒，但是同時(shí)導(dǎo)致孔洞增大，拉抻強(qiáng)度和模量受到損失。為了解決這一問(wèn)題通常加入其它組分，如PRD - 166中加入20%的ZrO , 能起到抑制晶粒增長(zhǎng)的作用，有利于強(qiáng)度和模量的提高。 制備方法不同，氧化鋁纖維的物理性能也不同。日本住友采用預(yù)聚合法，原料是有機(jī)鋁聚合物, 燒結(jié)時(shí)有機(jī)成分失去少，纖維內(nèi)部空隙少，因此纖維強(qiáng)度高。而杜邦公司以氧化鋁微粒為原料,纖維表面有粒子間空隙引起缺陷，移動(dòng)式破碎站影響強(qiáng)度，一般采用SiO2覆蓋層，彌補(bǔ)缺陷,提高強(qiáng)度。氧化鋁纖維的拉抻強(qiáng)度隨直徑的減少而增大，直徑每減少50%，強(qiáng)度升高約1.5倍,模量也相應(yīng)提高。