مواد نسوز سبک - الیاف سرامیکی

الیاف سرامیکی یک ماده الیافی است که از مواد معدنی طبیعی یا مصنوعی با فرآیندهای مختلف ساخته می‌شود یا با عملیات حرارتی در دمای بالا از الیاف آلی تبدیل می‌شود. علاوه بر خواص مکانیکی عالی، از مزایای ضد اکسیداسیون و پایداری حرارتی خوب نیز برخوردار است.

1. انواع الیاف سرامیکی

انواع الیاف سرامیکی عمدتاً شامل الیاف سیلیکات آلومینیوم معمولی، الیاف سیلیکات آلومینیوم با آلومینا بالا، الیاف آلومینا پلی کریستال، الیاف مولایت پلی کریستال و الیاف سرامیکی با کارایی بالا می باشد. در این میان، الیاف کاربید سیلیکون یکی از الیاف سرامیکی با کارایی بالا است. فیبر کاربید سیلیکون یک الیاف سرامیکی تقویت شده با کارایی بالا برای کامپوزیت های زمینه فلزی و ماتریس سرامیکی است. دارای استحکام کششی عالی، مقاومت در برابر خزش، مقاومت در برابر اکسیداسیون و سازگاری با ماتریس سرامیکی است.

2. روش تهیه الیاف سرامیکی

A.روش قالب گیری فیزیکی

روش الیاف سازی مذاب: پس از ذوب شدن ماده اولیه، الیاف به روش دمیدن یا به روش ریسندگی تشکیل می شود.

روش دمیدن: ابتدا مواد اولیه را با کوره مقاومتی در یک مذاب با دمای بالا ذوب کرده و از طریق روزنه ای با دمای بالا جریان نازکی ایجاد می شود که با هوای پرفشار پاشیده می شود. تحت تأثیر هوای با سرعت بالا، مایع مذاب به ذرات پراکنده می شود و الیاف بین ذرات تشکیل می شود.

روش ریسندگی: مایع مذاب با دمای بالا با نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش با سرعت بالا چرخ ریسندگی به الیاف تبدیل می شود.

B. روش اشباع محلول فیبر ماتریس

بیشتر الیاف ماتریس از الیاف ویسکوز با آب دوستی خوب هستند. روش آغشته سازی محلول الیاف ماتریس به این صورت است که الیاف ماتریس را با محلول نمک معدنی آغشته می کنند و سپس زینت می کنند تا فیبر ماتریس حذف شود تا الیاف سرامیکی به دست آید. استحکام الیاف عمدتاً به تخلخل الیاف و اندازه دانه های اکسید فلز بستگی دارد. این روش ساده است و به راحتی قابل استفاده است.

علاوه بر این، می توان آن را با روش های رسوب بخار شیمیایی، واکنش بخار شیمیایی و تبدیل پیش ساز تهیه کرد.

3. کاربرد الیاف سرامیکی

A.مورد استفاده در کوره های صنعتی

به عنوان یک ماده عایق حرارتی سبک و کارآمد، الیاف سرامیکی به طور گسترده در کوره های صنعتی استفاده می شود. این می تواند بار روی ساختار فولادی کوره را تا حد زیادی کاهش دهد و عمر مفید بدنه کوره را افزایش دهد.

B.می تواند به عنوان مواد فیلتر استفاده شود

الیاف سرامیکی شکل نازکی دارند و می توانند به عنوان مواد فیلتر استفاده شوند. استفاده از فیلترهای الیافی سرامیکی در کارخانه‌ها برای فیلتر کردن مستقیم گازهای دودکش با دمای بالا می‌تواند تجهیزات مورد نیاز و هزینه‌های خنک‌سازی گاز را قبل از فیلتر کردن کاهش دهد و اتلاف حرارت و اتلاف منابع ناشی از خنک‌سازی را کاهش دهد.

C. ساخت کامپوزیت های الیاف سرامیکی

کامپوزیت های الیاف سرامیکی مواد استثنایی هستند که نه تنها در برابر تغییرات سریع و شدید دما بدون آسیب مقاومت می کنند، بلکه جایگزین سوپرآلیاژهای فلزی می شوند و از نظر مقاومت در برابر دما، استحکام ویژه و مدول ویژه از این آلیاژها بهتر عمل می کنند.