陶瓷纤维应用介绍PPT课件.ppt

陶瓷纤维应用设计 硅酸铝耐火纤维的Al2O3-SiO2相图 陶瓷纤维内的传热过程 渣球量对传热的影响 陶瓷纤维的再结晶过程 陶瓷纤维的收缩 化学成份对陶瓷纤维的作用 硅酸铝耐火纤维的Al2O3-SiO2相图 从相图上可以看出，硅酸铝纤维的耐热性随着Al2O3的含量增加而升高。在Al2O3的含量达72%之前，其固相线始终是水平的，而固-液相区则在不断扩大。而当Al2O3的含量达到并超过72%时，固相线突然升高，说明纤维由固相变为液相的温度大大提高，而固液共存的温度范围大为缩小，也就是说纤维的使用温度大为提高。 这个温度表述是1734? 陶瓷纤维内的传热过程 传导传热 纤维工作在低温状态时，其内部主要为传导传热，包括空气间传导和纤维间传导。当使用温度上升时，其传导传热也随着加剧。 辐射传热 随着使用温度的上升，辐射传热（包括空气向纤维的辐射和纤维向空气的辐射）逐渐占据主导地位，成为最主要的纤维内传热方式。 对流传热 对流传热在纤维内基本不存在。 纤维内的传热类型 右图为空气及纤维的传导传热和辐射传热与温度间的关系。 使用温度（F） 传热与温度间的关系 纤维传导 辐射传热 空气传导 综合传热 渣球量对传热的影响 一般认为：纤维长度与直径比小于10的即为渣球。渣球含量越高，不仅纤维比重增大，还使纤维的导热系数增大。纤维的生产工艺决定了纤维中渣球的存在是难免的，随着纤维中Al2O3含量的提高，虽然其固液相转变温度点也相应提高（表现为纤维使用温度的提高），但由于熔融物的粘度也随着增加，成纤难度也相应增大，成纤过程中渣球含量也大大增加。目前国际上通行的办法是提高熔融物中Al2O3 和SiO2的纯度，适当降低Al2O3含量，以降低渣球量和其它有害氧化物的含量，从而确保纤维的低导热系数性能。 陶瓷纤维的再结晶过程 上表显示为硅酸铝纤维毯在使用中的再结晶过程中不同物质晶析的温度区域。 ？ 陶瓷纤维的再结晶过程 上表显示为含锆硅酸铝纤维毯在使用中的再结晶过程中不同物质晶析的温度区域。 物质含量和不到100% 陶瓷纤维的再结晶过程 陶瓷纤维在成型过程中，由于高温融熔体在几秒就形成固体，因此在这种骤冷条件下冷却速度远大于物体微观组织内原子的扩散速度，形成的固体晶体结构必然遭到破坏，呈一种非稳态结构。这种介稳定状态的物体内保持着一定的势能，在一定的条件下（如温度升高给原子扩散创造了条件），它就会向稳定态转变，在玻璃相内开始析晶，首先析出莫来石晶体，然后析出方石英晶体。 ？ 陶瓷纤维的收缩 纤维的收缩是一个持续的过程，如右图所示，纤维的收缩在使用24小时后就已形成，在其允许使用温度范围内纤维的收缩只有少量的提高，而超出其使用温度时，纤维的收缩量将大大增加。这就要求在炉衬设计中采取有效措施来消除纤维的收缩（如足够的纤维压缩量和合理的炉衬布置方向）。 收缩量（%） 使用温度下的加热时间（H） 纤维在不同温度下的收缩量 1260毯在1100℃ 1260毯在1200℃ 含锆毯在1250℃ 含锆毯在1300℃ 陶瓷纤维的收缩 从右图可以看出，随着使用温度的升高，莫来石和方石英的析出量增多，在这种晶格化的过程中，晶体间的质点向晶格内填充后，没有其它质点来补充晶格间的间隙，纤维杆表面就会呈现凹凸不平的形状，同时薄晶界处会呈现开裂，在宏观上导致纤维杆表面错位，出现缩径、变形和纤维失去弹性。 晶体尺寸（10-8cm3） 使用温度下的加热时间（H） 不同温度下莫来石和方石英的晶析 莫来石1300℃ 莫来石1200℃ 莫来石1100℃ 方石英1300℃ 方石英1200℃ 方石英1100℃ 陶瓷纤维的收缩 由于纤维成型过程中的骤冷，造成沿纤维杆长度方向的应力不均，在温度升高时这些应力开始释放，应力高的部位（A）晶析及晶粒长大快，应力低的部位（B）将延迟这种转变，从而出现如右图所示的纤维杆的卷曲。这也是造成纤维收缩的原因之一。 单根纤维的卷曲 A：高应力部位 B：低应力部位