工程的进步依赖于新材料的发展。亚博网站下载材料必须亚博网站下载改进的属性,能够根据特定的应用程序需求,实现未来的设计师的要求。陶瓷纤维的发展中扮演着重要的角色在启用新的复合材料能够承受的力量和温度对组件在不同的行业,如航空航天和体育用品。亚博网站下载然而,当前可用的纤维有限制或问题相关的制造和使用,并且可以是昂贵的。 商业纤维生产几种类型的陶瓷纤维目前在各种各样的应用程序使用。这些可分为两大类。 氧化物纤维主要基于氧化铝、氧化纤维遭受粮食增长问题,破坏纤维的完整性和相变问题1100°C以上的加热和冷却循环。它们是由三种不同的制造技术。泥浆旋转涉及亚微米晶陶瓷颗粒的分散,在有机聚合物或氧化铝前体聚合物,被干纺纤维。yabo214 溶胶-凝胶法生产微凝胶纺丝的粘性解的无机金属醇盐聚合物和硅醇盐,然后加热到击退任何挥发性材料生产与非均匀截面多孔纤维。亚博网站下载最后,单晶纤维可制成膜边缘生长过程定义,一个昂贵的技术生产氧化铝,yttria-stabilised氧化铝丝。 Non-Oxide纤维两个主要的制备方法是用于生产non-oxide纤维。聚合物的路线包括有机硅的还原和热重排卤化物,然后熔纺到非常精细的纤维(7-14µm)。化学汽相淀积(CVD)也可以被使用,即细碳或钨丝暴露于有机硅气体,导致化学反应和陶瓷纤维的生产。CVD过程也使涂层纤维,给保护反应或给修改属性,但这是一个额外的步骤生产最后的纤维,所以增加了成本。 陶瓷纤维的使用各种复合材料的受益将陶瓷纤维结构。亚博网站下载 有机基复合材料有机基复合材料通常是由玻璃或碳纤维加固,增加刚度和疲劳寿命,并降低介电常数,提高抗压强度。玻璃基复合材料被开发出来用于燃气轮机或军事应用。一般来说,这些都是锂或镁硅酸铝碳化硅纤维增强,或酚醛树脂制成的玻璃碳系统,加强了各种non-oxide纤维。 金属基复合材料金属基复合材料是非常受欢迎的材料由于其高刚度、强度、温度特性、疲劳寿命和抗蠕变性。亚博网站下载使用陶瓷纤维金属矩阵的主要缺点是,合金元素优先与陶瓷纤维发生反应,破坏他们的强化的完整性。为了防止这样的情况发生,纤维需要涂上另一个材料,这将作为一个矩阵及其增强纤维之间的界面。 陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料也可以受益于陶瓷增强纤维的使用,但是,陶瓷纤维和身体之间的反应会导致降解。 双组分挤压双组分挤压是一个旋转的技术同时挤出两种不同陶瓷前体通过相同的孔干燥或熔融纺丝。这个生产陶瓷纤维主要核心和鞘组件结构,尽管matrix-fibril和组件的其他安排是可能的。 双组分挤压可以简单地看作是两个旋转的机器在另一个工作。两套电力驱动马达,齿轮箱、驱动轴和泵是必需的,这是美联储通过毛细管双水库使用两套压力传感器。然而,一个中央温度测量系统可以使用。水库的毛细血管给中央搅拌头在一个角度90°,允许核心前体直接向核心spinerette饲料,而鞘毛细管通过套管分为两个核心毛细管毛细血管轮的两侧。挤压后,纤维可以使用类似的技术来治愈那些用来治疗单片(单组分)纤维,包括加热、氧化、辐射和化学手段。 生产变量创新的生产装置,最大挤压能力每小时一公升的前体的水库,给予理论的年生产能力250公斤的双组分纤维,一个优秀的实验室规模的机器。工业的修改,比如多个挤压喷嘴和更大的泵,这个过程可能产生的纤维以惊人的速度。纤维7 - 14µm核心和1 - 2µm鞘可以产生速度高达每分钟200 - 300米处使用实验室机器,图1。最后的直径和挤压速度控制的几个因素: •最初的分子量聚合物和溶剂使灯丝的最低水平的形成。 •核心/鞘spinerette比和壁厚的比值的核心spinerette总spinerette孔的直径。 •直径减少比率,或减少由于挤压必须提取足够的溶剂,使固体纤维形成。 •聚合物晶体粒度的均匀性。 •室的长度和气流的方向。
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图1所示。双组分a和b挤压使用单体的前兆。 |
热解的控制政权也最终产品的重要性,特别是时间的因素,温度和大气的气体。包含在双组分挤压过程的专利控制化学计量学的方法,和控制热解速度匹配挤压输出,允许一个持续的过程,而不是目前使用的批处理过程。 双组分挤压的优点
双组分的过程,通过生成陶瓷纤维core-sheath结构,可以消除许多问题时使用单片陶瓷纤维复合材料。亚博网站下载鞘可以作为一个界面障碍,防止核心之间的反应和金属基体金属基复合材料,例如,并允许生产的各种系统,表1。其他优点包括: •由于一次走刀处理降低了成本 •单独的应用程序的定制属性 •通过降低氧含量增强力量。 表1。金属和陶瓷基复合材料将陶瓷纤维双组分产生的挤压过程。
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硅/铝2O3 |
C / BN |
艾尔 |
原文如此 |
矿2 |
铝/钛 |
原文如此 |
C |
毫克 |
原文如此 |
C |
原文如此 |
原文如此 |
BN |
聚合物B-SiC |
锡 |
BN |
C |
钇-阿尔2O3 |
C / BN / PSZ |
艾尔2O3 |
原文如此 |
BN |
C |
现在和未来的应用陶瓷纤维市场有望成长为属性的范围扩大。他们已经使用,在金属基复合材料,在机床提高耐磨性,在体育用品的刚度,而在喷气发动机组件和汽车组件减少重量和提高燃油效率,和双组分类型可以用于生产陶瓷纤维增强柴油机活塞由重力压铸。 未来陶瓷基复合材料的应用也很多,因此包括减少重量和卫星的发射成本,隔热太空飞机,火箭发动机部件,先进的有机基复合材料工具(去除不锈钢模具的需要),高精密机床、防弹衣和军事装备应用,生物医学植入物和仿生学。 陶瓷纤维的使用目前的限制温度可以操作,但这预计将增长在未来新设计的纤维如双组分类型是剥削。另一个感兴趣的研究领域可能是增加抗拉强度3 gnm的当前值2到9 gnm2,尽管27 gnm的理论最大值2不太可能实现!其他陶瓷纤维配方也正在考虑,硅化钛显示的承诺。 |