1陶瓷纤维在石化行业的应用8要点
陶瓷纤维炉衬在石化行业的应用
一、概述：
陶瓷纤维炉衬作为一种新型的炉衬材料，它具有隔热性能好、重量轻、便于施工、抗热冲击、抗震和吸音性能好等特性，对加热炉节能、减轻炉体载荷、降低工程造价、缩短建设周期、减少抢修时间、降低噪声、保护环境均有显著效果。
国外一些工业发达的国家如美国、日本等有上千台加热炉早已使用陶瓷纤维炉衬，60年代该项技术传入国内后立即引起各行业的重视。
我国70年代初已先后在石化系统输油管线和炼油厂加热炉上使用，一些炼厂加热炉辐射室用陶瓷纤维炉衬代替耐火砖和轻质耐热混凝土炉衬，使炉衬厚度减薄1/2―1/3，炉衬散热损失减少1/2，加热炉热效率提高了1－1.5％，收到了较好的应用效果。
石油化工企业是我国工业支柱产业之一，石油化工对我国国民经济发展起了巨大作用。从设计角度，目前石油化工分成两大部分：以北京院、洛阳院为首的甲级设计单位负责全国石油化工厂中各种加工装置的设计，以北京石化工程公司、兰州院（现迁宁波）为主的甲级设计单位负责全国各化工厂乙烯裂解化工装置的设计。
炼厂装置加热炉炉膛最高温度约在750－850℃，纯辐射炉在900℃以上，制氢装置转化炉在1040－1050℃，乙烯裂解炉约为1150－1250℃。陶瓷纤维加工成毯、毡、板、纸、带等可用于这些炉膛中。至目前为止，陶瓷纤维制品以层铺、模块、喷涂及可塑料等各种炉衬结构形式在全国各省市近40余家大型石化企业近千台新建或老厂改造加热炉上进行了广泛应用。
二、陶瓷纤维炉衬的技术性能优势
陶瓷纤维炉衬作为一种轻质、高效的耐火绝热炉衬，与传统的耐火材料炉衬相比，具有以下技术性能优势：
1.低容重：陶瓷纤维折叠模块炉衬比轻质隔热砖衬轻75%以上，比轻质浇注料衬轻`90%
到95%。可大大减轻窑炉的钢结构负荷，延长炉体使用寿命。
2.低热容量：炉衬材料的热容量一般与炉衬的重量成正比，低热容量意味着窑炉在往复
操作中吸收的热量少，同时升温的速度加快。陶瓷纤维的热容量仅为轻质耐热衬里和轻质粘土质陶瓷砖的1/9，大大减少了炉温操作控制中的能源耗量，尤其对间断式操作的加热炉能起到非常显著的节能效果。
3.低导热率：陶瓷纤维材料在平均温度400℃时，导热系数小于0.12W/mk，平均600℃
时小于0.22 W/mk，平均1000℃时小于0.28 W/mk。约为轻质粘土砖的1/8，为轻质耐热衬里的1/10，绝热效果显著。
4.施工简便，无需留设膨胀缝，施工人员经过基本培训即可上岗，施工技术因素对炉衬
绝热效果的影响小。
5.使用范围广：随着陶瓷纤维生产及应用技术的发展，陶瓷纤维制品已经实现了系列化
与功能化，产品从使用温度上，可以满足从600℃至1400℃不同温度档次的使用要求。
从形态上已逐渐形成了从传统的棉、毯、毡产品到纤维模块、板、异型件、纸、纤维纺织品等多种形态的二次加工或深加工产品。完全各满足各行业不同工业炉对陶瓷陶纤制品的使用要求。
6.抗热震：纤维折叠模块对剧烈的温度波动具有特别优良的抵抗性能，在被加热件能承
受的前提下，纤维折叠模块炉衬可以以任意快的速度加热或冷却。
7.抗机械震动：纤维毯或毡具有柔性和弹性，而且不易破损，安装完毕的整体炉窑在受
冲击或受路途运输的振动时不易损坏。
8.不需烘炉；无需烘炉程序（如：养护、干燥、烘烤、复杂的烘炉过程以及寒冷天气下
的保护措施），炉衬施工完毕即可投入使用。
9.隔音性能好：陶瓷纤维能降低频率小于1000赫兹的高频噪声，对小于300HZ的声波，
隔声能力优于常用隔声材料，能显著降低噪声污染。
10.陶瓷纤维炉衬的高热敏性，更能适应加热炉的自动化控制。
11.陶瓷纤维炉衬的化学性能稳定，除磷酸、氢氟酸和强碱外，其它酸、碱以及水、油、
蒸汽均不被侵蚀，与铅、铝、铜不浸润。
三、陶瓷纤维炉衬在石化行业的主要应用结构及其应用特点分析：
根据陶瓷纤维炉衬发展过程，结合石化行业对各种陶瓷纤维炉衬的设计、施工及应用经验，对陶瓷纤维炉衬在石化行业的主要应用结构及其应用特点具体总结分析如下：
1、石化行业主要应用炉衬结构种类：
1）、层铺式陶瓷纤维炉衬结构2）、叠砌式（折叠式）模块结构炉衬
3）贴面式陶瓷纤维炉衬结构4）、不定形陶瓷纤维炉衬结构
5）、复合结构炉衬结构
2、各种陶瓷纤维炉衬结构的特点
1）、层铺式陶瓷纤维炉衬结构
层铺式陶瓷纤维炉衬就是将陶瓷纤维制品（毯、毡、板）一层层地铺放到炉壁钢板上，然后通过耐热钢锚固件或耐高温陶瓷锚固件进行固定的一种炉衬结构方式。
层铺式陶瓷纤维炉衬结构的特点：
A、层铺式炉衬可根据炉衬厚度方向上温度的变化，用不同材质的纤维制品组成，从而可以大大降低筑炉费用。
B、层铺式陶瓷纤维炉衬结构施工简便，保温效果好。
C、缺点
●由于锚固件直接裸露于工作热面，当炉温较高时，对锚固件材质的要求较高，甚至
有时必须使用陶瓷锚固件，因此，层铺式陶瓷纤维炉衬结构应用低温及中温热处理
炉时技术经济效果最显著。
●层铺式陶瓷纤维炉衬结构所需用的耐热锚固件数量较多，这些锚固件本身又是一个
热传导体，加之纤维毡（毯、板）在使用温度下的收缩而在搭接处出现缝隙，会从
一定程度上影响保温效果。
2）、叠砌式模块炉衬结构
陶瓷纤维毯折叠模块是采用甩丝法或喷吹法成纤，体积密度为128kg/m3的高铝、高纯、含锆等不同类型材质的针刺毯，按一定的宽度折叠成风琴状，然后将折叠块加以一定量的预压缩，并在压缩状态下捆包起来，最后预埋装或不预埋装锚固件折叠压缩而成。模块纤维不含任何结合剂。
陶瓷纤维模块可在无背衬或有背衬下通过锚固件固定在炉壁板锚固件上。锚固件采用耐热合金。主要材质有18-8（304）25-20（310），20-32（800），23-60（601）。由于拥有多种固定模块的锚固结构，因此，也具有多种安装方法和安装形式。目前，应用最多的几种锚固结构形式为：（A）、中心孔吊挂式；（B）、插刺式（C）、人字架式；另外，根据各种不同类型的炉子对模块结构形状的要求不同，又开发了如拐角锚固结构形式的模块、蝶形锚固结构形式的模块与板登式锚固结构形式的模块。
下面针对炉常用的中心孔吊挂式、插刺式、蝶形拐等几种纤维组件结构逐一进行介绍。
中心孔吊挂式：
结构及组成：中心孔吊挂式纤维组件是采用优质针刺毯为原料，用专用的纤维组件加工设备加工而成，它包括折叠毯、丁形架、保护片、打包带、塑料管、中心吊孔式滑梯六部分。具体结构如下：
本身组件：丁形架、中心吊孔式滑梯
固定在炉壳上的金属锚固件：螺栓、螺母
结构特点：中心孔吊挂式纤维组件是通过焊接在炉壳上螺栓与预埋在组件上中心孔吊挂滑梯进行固定安装的。与其它的结构形式的纤维组件相比，具有以下特点：
a、单块固定，可随时拆装更换，使其维修非常方便。
b、由于是可以单块安装、单块固定，使其安装排列方式相对比较灵活，可以采用拼花
地板式安装排列形式，亦可采用沿折叠方向顺次同向排列型式。
c、由于是单块纤维组件对应于用一套螺栓、螺母进行固定，使组件内衬固定相对比较
牢固。
d、尤其适用于炉顶部位内衬的安装。
插刺式：
结构与组成
插刺式纤维折叠模块由折叠毯、角铁式锚固件、插齿（穿筋）捆扎带、保护片组成。并分为预埋锚固件与无锚固件等两种结构
预埋锚固件的角铁式纤维折叠模块
无锚固件的角铁式纤维折叠模块
角铁式纤维模块用锚固件
预埋锚固件型：
模块锚固件：角铁式锚固件、插齿
无锚固件：螺栓、螺母
无锚固件型：角铁式锚固件、插齿、螺栓、螺母全部在现场安装
结构特点：
预埋锚固件型：
该结构形式纤维折叠模块，通过角铁式锚固件与穿筋实现对纤维模块的固定，利用螺栓与螺母实现纤维模块与炉壁钢板的连接，与不预埋锚固件型相比具有以下特点：
a、单块安装、单块固定，可随时拆装更换，使其维修非常方便。
b、由于是可以单块安装、单块固定，安装排列方式灵活，可以采用拼花地板式安装排列或沿折叠方向顺次同向排列结构。
c、由于采用了穿筋穿插固定，安装固定较为牢固，并可加工成毯条组合模块和异型组合模块。
d、锚固件与工作热面之间的距离大，锚固件与炉壳接触点少，壁衬隔热性能好。
e、尤其使用于炉顶部位壁衬的安装
无锚固件型：
该结构形式需要在现场一边安装模块一边穿插穿筋，与其他模块结构相比，具有以下特点：
a、锚固件结构简单，施工迅速方便，特别适用于大面积平直炉墙壁衬的施工。
b、锚固件与工作热面之间的距离大，锚固件与炉壳接触点少，壁衬隔热性能好。
c、该纤维折叠模块结构是通过穿筋将相邻折叠模块连接为一整体，因此，只能采用沿折叠方向顺次同向排列结构。
蝶形陶瓷纤维折叠模块
结构与组成：
蝶形陶瓷纤维折叠模块由折叠毯、蝶形锚固件、捆扎带、保护片组成。
结构特点
a、该模块结构由两组完全相同的折叠块组成，中间采用耐热合金钢管穿透折叠块并通过焊接在炉壁钢板上的螺栓进行固定，钢板与模块之间，紧密接触，无缝隙，整个壁衬平整、美观、厚度均匀。
b、折叠块在两个方向上的回弹均匀一致，充分保证了模块壁衬的均匀性与紧密性。
c、该结构的纤维折叠模块通过螺栓与耐热钢管穿筋进行单块固定，施工既简便，固定结构又牢固，充分保证了模块的使用寿命。
d、单块安装、单块固定，可随时拆装更换，使其维修非常方便。由于单块安装、单
块固定，其安装排列方式相对比较灵活，可以采用拼花地板式安装排列，亦可采
用沿折叠方向顺次同向排列。
3）、贴面式炉衬
贴面式陶瓷纤维炉衬结构是用粘结剂将陶瓷纤维毡（或毯）粘贴在普通耐火砖或不定形耐火材料上形成一层陶瓷纤维隔热层的炉衬结构形式。现有的窑炉节能改造，尤其是窑炉砌砖完好或经修理仍可继续使用的情况下，均可采用贴面式陶瓷纤维炉衬结构。采用贴面式陶瓷纤维炉衬结构时，炉墙总厚度增加，但绝不会增加热损失，因为纤维隔热，它和耐火砖的界面温度要比工作面低得多，其蓄热比不加纤维要小得多，对于间歇式炉尤其显著。
贴面式陶瓷纤维炉衬的特点是：
●适用于旧炉改造。
●由于受粘接剂粘接强度的限制，保温厚度不可太厚。
●抵抗烟气冲刷能力差，使用寿命较短。
4）、不定形陶瓷纤维炉衬
不定形陶瓷纤维炉衬可分为陶瓷纤维浇注料炉衬和陶瓷纤维喷涂料炉衬。
（A）陶瓷纤维喷涂料结构炉衬：是将陶瓷纤维棉与无机结合剂混合以后，在现场用特殊的喷涂装置喷涂到要施工的炉壁上，形成无接缝的整体炉衬的一种炉衬结构形式。这种炉衬结构的特点是炉衬无接缝、热损失小，可以形成复杂的形状，由于纤维分布是三维的，不易剥落，施工容易，工期短；但是由于该炉衬结构也采用了较多的锚固钉进行固定，锚固钉虽然不直接裸露于工作热面，但离工作热面较近（仅15—35mm），所以当该结构应用于较高炉温的窑炉时，对锚固钉材质的要求较高，因此，该结构炉衬最适用于低温或中温炉。（B）、陶瓷纤维浇注料炉衬：是在传统毡、毯、板、组件等纤维定形产品炉衬基础上发展起来的一种纤维不定形材料炉衬，它不仅具有纤维定形产品一切优良的热物理性能，并具有抗风蚀、耐磨损、抗冲击震动等优良的力学性能。
陶瓷纤维浇注料沿袭了传统耐火浇注料优良的施工性能，使用方便，配制好的袋装或桶装浇注料，在施工现场拆封后即可施工，特别是对形状、结构复杂的窑炉壁衬施工容易，壁衬整体性和气密性好。炉衬局部损坏，可方便的进行修补，节约维修时间，延长使用寿命。
陶瓷纤维浇注料壁衬还具有窑炉气氛适应性强的特点，可用作各种燃料炉壁衬材料。在可控气氛窑炉中使用，较定形陶瓷纤维制品稳定。
5）、复合结构炉衬
复合结构炉衬就是指热面、背衬采用不同材质、不同形态的材料进行复合的一种炉衬，其主要目的是通过对炉衬合理的组合，达到物尽所用、安全经济。
复合结构炉衬有多种不同方式，根据用途可分为两类：一类主要有陶纤喷涂料（背衬）--耐火浇注料或纤维浇注料（热面）；陶纤毯、毡或板（背衬）--耐火浇注料或纤维浇注料（热面）；陶瓷纤维毡或板（背衬）--耐火绝热砖（热面）；陶瓷纤维浇注料（背衬）--耐火浇注料（热面）；此类结构具有较高的抗气流冲刷能力，多用于炉墙。另一类是陶纤喷涂料或浇注料（背衬）--陶纤模块（热面）；此类结构具有较高的综合性能，可充分避免烟气对锚固件的腐蚀，效果等同于阻气金属箔。
节点1 节点2
四、陶瓷纤维炉衬的结构设计及应用
1）、陶瓷纤维炉衬的选择
炉子壁衬材料的材质除满足最高炉温条件外，还必须考虑陶瓷纤维材料的使用条件、加热炉内的燃料、炉子的操作气氛，炉内炉气正负压等各方面的因素。同种陶瓷纤维材料，由于使用条件（炉子热源种类、炉内气体成份及流速、炉子运行制度）不同，其使用温度亦不相同。其规律为：
·同种材料在电炉使用温度比燃煤气炉高50-100℃，比燃油炉高150-200℃。
·同种材料在氧化性或中性炉气中使用温度比在还原性炉气和含硫及低熔点氧化物的尘渣条件下高100-150℃。
·同种材料在连续式炉使用温度比间隙式炉使用温度低50℃
2）、陶瓷纤维炉衬厚度的设计
耐火纤维炉衬厚度的设计应视热面型式（平壁或曲壁）而定，但不论平壁或曲壁均与材料的导热系数、冷热面平均温度及单位表面允许的热损失有关，
与此同时,耐火纤维炉衬的传热过程应视为稳态传热,即由炉内经过纤维炉衬传导的热量应与炉壁外钢板向大气中散失的热量相同,Q传=Q散,所以,耐火纤维炉衬厚度的计算,应以下式为依据进行计算:
Q传=Q散
δ=λp/Q传*(t h-t c)
Q散=A(t c-t a)1.25+3.9{[(t c+273)/100]4-[(t a+273)/100]4}
————代表由炉内通过炉衬向炉外传导产生的热量。（w/m2）
其中, Q
传
Q散————代表由外壁钢向大气通过辐射与对流产生的热量。（w/m2）
λp————代表热面温度与外表面温度的加权平均值温度下材料的导热系数。（w/m..k）t h——————代表炉膛内工作温度(℃)
t c——————代表炉壁外表面温度(℃)
t a——————代表环境空气的温度(℃) 一般情况下取值为20℃
在上述所列公式中，A为常数，炉墙取2.2,炉顶取2.8,炉底取1.4-1.5
λp的取值需根据所选用炉衬材料的种类、炉膛内部工作温度、外表面温度及炉衬材料导热系数计算得出。
3）锚固系统材质的选择
锚固件材料的选用一般应根据锚固件所处位置的工作温度，以及是否直接与烟气接触而决定。采用模块的平铺叠砌复合炉衬结构，锚固件冷面固定，不与烟气直接接触，热工计算出锚固件顶端所处工作温度，根据耐热合金钢锚固件使用温度有关规定进行选材，具体如下：与烟气直接接触条件下，1Cr18Ni9Ti材质的锚固件最高使用温度为750℃，Cr25Ni20材质的锚固件最高使用温度为1050℃，Inconel601材质的锚固件最高使用温度为1100℃,在以上温度下，锚固件既具有一定的耐腐蚀性，又具有高温下承载能力。
4）平铺叠砌炉衬安装排列形式的确定
模块安装排列方式通常分为拼花地板式和兵列顺排式两种，拼花地板排列方式是一种较为传统的安装排列方式，随着陶瓷纤维模块应用技术的发展，特别是近几年国际上各大陶瓷纤维工程承包公司对陶瓷纤维模块应用技术的研究及应用实践证明：模块采用拼花地板排列方式存在以下几点缺点:
（1）、模块采用拼花地板排列方式，各块模块在高温下的长时间作业后，各向膨胀不同、回弹不均，模块间易出现不规则裂缝，引起炉衬窜火，进而烧损锚固件，致使模块脱落。
（2）、采用拼花地板排列方式，每一组有四块模块纵横拼花而成，而每一块模块的外形尺寸误差不同，致使相邻每四块模块中间产生一小方洞，整个衬里就会出现无数小洞，影响了炉衬的保温效果。
（3）、炉墙间的连接处为保温薄弱点。炉墙间的连接如采用模块对接，拼花结构的每两块模块中，肯定存在一块模块的长度方向（模块无膨胀方向）与另一炉墙衬里连接，而高温
炉气中纤维的收缩为3%左右，此处很容易产生贯通缝，致使炉衬串火，进而破坏炉壁钢板和炉衬。
综上所述，拼花地板排列模块的方式的确存在一定缺陷，因此现行方案多采用兵列式顺排模块方式，兵列式排列方式为模块顺次同向排列，每一排中的任意两块模块间为膨胀方向接触，模块的回弹性可充分抵消模块高温下的收缩；任意两排模块间为非膨胀的长度方向接触，采用同材质的纤维毯对折成“U”型压缩并镶嵌到两排模块之间，以补偿模块与模块之间高温下的收缩，补偿毯的压缩量远大于模块的收缩量，从而完全避免了拼化地板式排列模块的缺点，同时，兵列式排列方式的纤维壁衬表面规则、平整，模块间接触紧密。
五、陶瓷纤维炉衬在应用过程中需注意的问题
1）、陶瓷纤维炉衬施工后不需烘炉，故在开工前要保护好炉衬，防止雨水、水蒸气等浸湿。
2）、为防止燃料及烟气中的二氧化硫对炉壁的腐蚀，施工时应在炉壁内表面涂高温防腐涂层（详见72B203－2004），以及在设计时考虑金属铝箔阻气层。
3）、复合衬里的层间温度不可忽视，若迎火面陶瓷纤维材料厚度较薄，导致层间温度提高，背衬材料超温损坏，必然破坏整个炉衬的整体性。使炉衬寿命降低。
4）、锚固钉的材质和焊接应安全可靠，选材不当或焊接不牢，会使锚固钉根部腐蚀脱落，
导致衬里破坏。
5）、加热炉炉顶钢板焊接与炉顶和对流室连接处必须满焊和严密，防止雨水入炉损坏炉衬。
6）、防止施工、生产抢修时，炉顶板走人、运物因振动而损坏炉衬。
7）、炉膛呈正压操作时，应用陶瓷纤维炉衬需引起高度重视。
六、结束语
陶瓷纤维由于具有优良的隔热性能，很快被推广应用，其对社会各行业的贡献有目共睹，石化系统各企业这些年应用陶瓷纤维作为加热炉炉衬，为石化企业节能做出了巨大贡献。但就其在产品系列化、结构规范化、运用定型化、效果最佳化等方面还有不足，表现在实际运用时不太规范，对炉衬选型与配置缺乏科学的定量分析、经济对比与专业指导，导致设计人员或用户随意采用炉衬形式。因此，今后陶瓷纤维专业生产厂家、广大用户要共同努力、再接再厉，不断完善创新，为发展我国节能材料事业做出更大的贡献！
氧化铝陶瓷的制备与应用
论文题目：氧化铝陶瓷的制备与应用 学院：材料科学与工程学院 专业班级：材料化学2班 学号：20090488 姓名：王杰 日期：2011-10-19
氧化铝陶瓷的制备与应用 摘要：氧化铝陶瓷是用途最广泛的陶瓷材料中的一种，它可用作机器及设备制造中的耐腐蚀材料、化工专业中的抗腐蚀材料、电工及电子技术中的绝缘材料、热工技术中的耐高温材料以及航空、国防等领域中的某些特种材料。 Abstract: the alumina ceramics is the most widely use of one of the ceramic material, it can be used as the machine and equipment manufacture of corrosion resistant material, chemical corrosion materials in the professional, electrical and electronic technology of thermal insulation materials, high temperature resistant materials and technologies in the aerospace, defense, etc to some of the special material. 关键词：氧化铝陶瓷耐磨性机械强度耐化学腐蚀 Keywords: alumina ceramics Wear resistance Mechanical strength Chemical corrosion-resistant 氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷。因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。[1] 1.硬度大经中科院上海硅酸盐研究所测定，其洛氏硬度为HRA80-90，硬度仅次于金刚石，远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。 2.耐磨性能极好经中南大学粉末冶金研究所测定，其耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。根据我们十几年来的客户跟踪调查，在同等工况下，可至少延长设备使用寿命十倍以上。
陶瓷增韧机理
陶瓷作业 姓名：王槐豪 学号：1071900220 班级：0719201
陶瓷韧化机理 陶瓷最致命缺点是脆性，低可靠性和低重复性，这些不足严重影响陶瓷材料的应用范围。只有改善陶瓷的断裂韧性，提高其可靠性和使用寿命，才能是陶瓷真正成为一种广泛应用的新型材料，因此陶瓷增韧技术一直是陶瓷研究的热点。 陶瓷的断裂主要是由于裂纹扩展导致的，阻止间断裂纹的扩展的方法有三种。其一为分散裂纹尖端应力；其二为消耗裂纹扩展的能量，增大裂纹扩展所需克服的能垒；最后问转换裂纹扩展的能量。 相变韧化 受相变诱发塑性钢，即TRIP (transformation induced plasticity)钢的启发，将ZrO 2 t →m 相变M s 点稳定到比室温稍低，而M d 点比室温高，使其在承载时由应力诱发产生t →m 相变，由于相变产生的体积膨胀效应和形状效应，而吸收大量的能量，从而表现出异常高的韧性。这就是相变韧化（transformation toughening ）的概念。韧化机理分析： 1.相变韧化(?K ICT ) ； d i 陶瓷纤维毯的主要生产方法和工艺流程 陶瓷纤维毯的主要生产方法和工艺流程散状纤维坯送入针刺机针刺时，"针刺制毯"借鉴无纺针刺工艺技术开发而成。由于刺针上钩状针脚，使纤维层互相紧密交织，以提高纤维毯的抗拉强度及抗风蚀性能。主要生产方法主要有电阻炉和电弧炉两种。纤维的成形方法分为喷吹法、甩丝法和甩丝-喷吹法等。硅酸铝纤维原料的熔融一般采用电炉作为熔化设备。工艺流程电弧法喷吹成纤、湿法制毡工艺：形成流股，合格配合原料加入电弧炉中熔融。流股经压缩空气或蒸汽喷吹后成为纤维，经过除渣器除渣后，集棉形成废品纤维。废品纤维被送入搅拌槽旋涡除渣后，被送至贮料槽，施加粘接剂后形成浆料。浆料经压机模压或真空吸滤，干燥形成陶瓷纤维毯。 电阻法喷吹（或甩丝）成纤、 干法针刺制毯工艺：根据其成纤方法不同，陶瓷纤维毯有两种生产工艺； 电阻法喷吹（包括平吹和立吹）成纤、 干法针刺制毯工艺；"针刺制毯"是借鉴无纺针刺工艺技术开发而成，散状纤维坯 送入针刺机针刺时，由于刺针上钩状针脚，使纤维层互相紧密交织，以提高纤维毯的 抗拉强度及抗风蚀性能。 针刺机利用具有三角形或其他形状的截面，且在棱边上带有刺钩的刺针对纤维网反 复进行穿刺。由交叉成网或气流成网机下机的纤网，在喂入针刺机时十分蓬松，只是由纤维与纤维之间的抱合力而产生一定的强力，但强力很差，当多枚刺针刺入纤网时，刺针上的刺钩就会带动纤网表面及次表面的纤维，由纤网的平面方向向纤网的垂直方向运动，使纤维产生上下移位，而产生上下移位的纤维对纤网就产生一定挤压，使纤网中纤维靠拢而被压缩。当刺针达到一定的深度后，刺针开始回升，由于刺钩顺向的缘故，产生 移位的纤维脱离刺钩而以几乎垂状态留在纤网中，犹如许多的纤维束“销钉”钉入了纤网，从而使纤网产生的压缩不能恢复，如果在每平方厘米的纤网上经数十或上百次的反复穿刺，就把相当数量纤维束刺入了纤网，纤网内纤维与纤维之间的摩擦力加大，纤网强度升高，密度加大，纤网形成了具有一定强力、密度、弹性等性能的非织造品。 针刺非织造材料的主要应用有地毯、装饰用毡、运动垫、褥垫、家具垫、鞋帽用呢、肩垫、合成革基布、涂层底布、熨烫用垫、伤口敷料、人造血管、热导管套、过滤材料、土工织物、造纸毛毯、油毡基布、隔音隔热材料以及车用装饰材料等。目前，针刺机在高温过滤产品的运用比较多。高温过滤产品的高性能纤维主要有玻璃纤维、Nomex纤维、P84纤维、PPS纤维、PETT纤维。由于前几种纤维自身的特性，使用范围受到了一定影响。玻璃纤维比较脆，Nomex纤维耐氧化性差，P84纤维易水解老化，PPS纤维使用温度较低。而PETT纤维耐化学腐蚀、耐高温，能在各种恶劣环境下使用并取得较好的效果，也比其他纤维制成的滤料有更长的使用寿命。 虽然PETT具有良好的耐温和耐化学腐蚀性能，但价格昂贵且过滤效率相对其它纤维制成滤料没有优势。为此，有些企业在其中加入适量的超细玻璃纤维，既不影响耐温性能，又能提高滤料的过滤效率和降低率料价格，也扩大了适用范围和延长使用寿命。 针刺机种类： 条纹针刺机、通用花纹针刺机、异式针刺机、环形针刺机、圆管型特殊针刺机、四板正位对刺针刺机、倒刺针刺机、双滚筒针刺机、双主轴针刺机、起绒针刺机、提花针刺机、高速针刺机、电脑自动跳跃针刺机、针刺水刺复合机等。 针刺机的主要组成部分： 1.针刺机主要由机架,送网机构、针刺机构、牵拉机构、花纹机构、传动机构 等组成，其中花纹机构仅花纹针刺机具有。(其中最重要的是针刺机构) 2.针刺非织造工艺形式有预刺、主刺、花纹针刺、环式针刺和管式针刺等。 (其中预刺和主刺是最普遍的。) 针刺法非织造工艺的特点： 1.适合各种纤维，机械缠结后不影响纤维原有特征。 蜂窝陶瓷制备工艺[资料] 一种新的蜂窝陶瓷制备工艺方法 申请号/专利号: 200910043017 本发明公开了一种新的蜂窝陶瓷制备工艺方法，其方法步骤是:将牛胶、明胶、骨胶中一种或一种以上搅拌混合加水升温溶解熬熟，制成混合溶液，再将混合溶液用80目筛过滤，滤液成为临时黏结剂，在蜂窝陶瓷粉料中分别加入蜂窝陶瓷粉料重量5~10,的临时黏结剂、0.5,2,的纤维素醚和5,10,的润滑剂，进行捏合和真空练泥，形成具有良好的可塑性蜂窝陶瓷泥坯，将泥坯制成坯体，再定型干燥，将坯体置入窑炉中烧制而成。可降低挤压成型生产蜂窝陶瓷的生产成本，每立方米蜂窝陶瓷成本可降低成本600元以上，提高了产品烧成合格率，它可大大减少有害气体的排放，改善工作环境，提高人们健康水平，有利于环境保护和生态平衡，增加了经济效益，具有很好的社会效益。 蜂窝陶瓷的成型 蜂窝陶瓷的蜂巢结构形状是由挤出成型而形成的，它的形状是由模具形状所决定。挤出模具的设计和制造是蜂窝陶瓷生产中的关键技术。 挤出模具一般使用45号钢或模具钢制造，模具钢板厚为13,16mm，通常模具外径比模具的有效挤出直径要大于20,30mm.。进泥孔打孔深度为 6,10mm，以正方形蜂窝结构为例。其线切割深度为3,10mm。线切割缝宽即为产品的壁厚，一般在 0.2,0.5mm范围内，进泥圆孔面积与十字出泥孔面积比应为(1.1,1.2):1为宜。打孔深度与挂块长度之比应在(2,3):(1,2)。否则易脱落。对于大孔产品，一个送泥孔供应一个蜂巢泥料;对于小孔产品，一个送泥孔可代5/4左右个蜂巢泥料。挤出成型工艺是:泥料混后从模具中挤出、切割、最后粘拼既成。 一.结构 纤维素是一种重要的多糖，它是植物细胞支撑物质的材料,是自然界最非丰富的生物质资源。在我们的提取对象－农作物秸秆中的含量达到450－460g/kg。纤维素的结构确定为β-D-葡萄糖单元经β－（1→4）苷键连接而成的直链多聚 体，其结构中没有分支。纤维素的化学式：C 6H 10 O 5 化学结构的实验分子式为 （C 6H 10 O 5 ） n 早在20世纪20年代，就证明了纤维素由纯的脱水D-葡萄糖的重复 单元所组成，也已证明重复单元是纤维二糖。纤维素中碳、氢、氧三种元素的比例是：碳含量为44.44％，氢含量为6.17％，氧含量为49.39％。一般认为纤维素分子约由8000～12000个左右的葡萄糖残基所构成。 O O O O O O O O O 1→4）苷键β-D-葡萄糖 纤维素分子的部分结构（碳上所连羟基和氢省略）二．天然纤维素的原料的特征 做为陆生植物的骨架材料，亿万年的长期历史进化使植物纤维具有非常强的自我保护功能。其三类主要成分－纤维素、半纤维素和木质素本身均为具有复杂空间结构的高分子化合物，它们相互结合形成复杂的超分子化合物，并进一步形成各种各样的植物细胞壁结构。纤维素分子规则排列、聚集成束，由此决定了细胞壁的构架，在纤丝构架之间充满了半纤维素和木质素。天然纤维素被有效利用的最大障碍是它被难以降解的木质素所包被。 纤维素和半纤维素或木质素分子之间的结合主要依赖于氢键，半纤维素和木质素之间除了氢键外还存在着化学健的结合，致使半纤维素和木质素之间的化学健结合主要在半纤维素分子支链上的半乳糖基和阿拉伯糖基与木质素之间。 表：植物细胞壁中纤维素、半纤维素、和木质素的结构和化学组成 一种新的蜂窝陶瓷制备工艺方法 申请号/专利号：200910043017 本发明公开了一种新的蜂窝陶瓷制备工艺方法，其方法步骤是：将牛胶、明胶、骨胶中一种或一种以上搅拌混合加水升温溶解熬熟，制成混合溶液，再将混合溶液用80目筛过滤，滤液成为临时黏结剂，在蜂窝陶瓷粉料中分别加入蜂窝陶瓷粉料重量5~10％的临时黏结剂、0.5－2％的纤维素醚和5－10％的润滑剂，进行捏合和真空练泥，形成具有良好的可塑性蜂窝陶瓷泥坯，将泥坯制成坯体，再定型干燥，将坯体置入窑炉中烧制而成。可降低挤压成型生产蜂窝陶瓷的生产成本，每立方米蜂窝陶瓷成本可降低成本600元以上，提高了产品烧成合格率，它可大大减少有害气体的排放，改善工作环境，提高人们健康水平，有利于环境保护和生态平衡，增加了经济效益，具有很好的社会效益。 蜂窝陶瓷的成型 蜂窝陶瓷的蜂巢结构形状是由挤出成型而形成的，它的形状是由模具形状所决定。挤出模具的设计和制造是蜂窝陶瓷生产中的关键技术。 挤出模具一般使用45号钢或模具钢制造，模具钢板厚为13～16mm，通常模具外径比模具的有效挤出直径要大于20～30mm.。进泥孔打孔深度为6～10mm，以正方形蜂窝结构为例。其线切割深度为3～10mm。线切割缝宽即为产品的壁厚，一般在0.2～0.5mm范围内，进泥圆孔面积与十字出泥孔面积比应为(1.1～1.2):1为宜。打孔深度与挂块长度之比应在(2～3):(1～2)。否则易脱落。对于大孔产品，一个送泥孔供应一个蜂巢泥料；对于小孔产品，一个送泥孔可代5/4左右个蜂巢泥料。挤出成型工艺是：泥料混后从模具中挤出、切割、最后粘拼既成。 蜂窝陶瓷的成品率在很大程度上取决于干燥工艺，目前大多采用微波干燥工艺。 蜂窝陶瓷过滤片 蜂窝陶瓷过滤片该产品广泛应用于冶金、铸造行业金属熔融物过滤，采用莫来石质（堇青石质）的陶瓷材料，高质高密度直孔网眼，使产品具有很高的耐热冲击和耐高烧铸温度的特性，直孔式设计保证了流量和强度间的平衡，有效地去除杂质和渣粒等，使铸件机械性能、表面质量及产品合格率大大提高。 特点：新型陶瓷材料，对氧化物具有自然的化学吸附（亲和）能力，在孔的内壁上吸附金属液中的杂质（包括小于孔尺寸的微粒），提高了过滤效果。先进的挤压式生产工艺，使陶瓷过滤片具有独特的正方形和三角形设计，它增加与陶瓷的接触面积，提高了过滤片吸附和捕捉细小杂质的能力，比非挤压式过滤片过滤效果佳，金属液流动平稳。提高了浇注速度和连续性；减少铸件废品率；改善铸件机械性能，延长使用寿命。3、泡沫陶瓷金属溶液过滤器泡沫陶瓷过滤器产品是一种特殊工艺制作的，具有泡沫状多孔结构的陶瓷制品，其具有化学性能稳定、强度高、耐高温、抗热震性好、比表面积大等诸多优点，被广泛用于冶金、铸造、环保等领域。 使用陶瓷过滤片有以下几方面的过滤效益：1）、铸件结构滤除铸件中的夹杂物，减少铸件中的气体，降低金属液流充型时的紊流程度，减少铸件的表面缺陷。显著地减少铸件的废品率。铸件性能增加铸件的抗压密封性，增强延伸率和抗拉强度，改进铸件的表面光洁度。铸造性能改进熔融金属的流动性，增加铸件的充型能力和补缩能力。 2）、浇注系统设计简化了浇注系统设计。减少了横浇道的长度，提高了铸件工艺出品。铸件加工减少了加工时间和刀具损坏，改进了铸件加工表面质量它的使用可降低废品60-80％。过滤片用户年可获利达千万元。用途及优点陶瓷过滤片是消除铸造缺陷，获得质量完美铸件的最佳净化功能元件。可用于铸造生产 材料设计报告 材料中澳1401 蔡云伟0605140118 本次材料设计任务由老师在课堂给出，题目如下： 设计一种绝热材料，密度小于1g/cm3，工作温度大于1600摄氏度，热导率小于0.1W/(m k). 在进行了小组讨论和学术方向的查询之后，我们的小组得出了往陶瓷绝热材料方向进行设计的结论，我将以分点的形式展开我的设计报告。 一、绝热材料的相关介绍 在设计材料之前，我首先了解了这类材料的基本信息。绝热材料是指能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。它们用于建筑围护或者热工设备、阻抗热流传递的材料或者材料复合体，既包括保温材料，也包括保冷材料。绝热材料一方面满足了建筑空间或热工设备的热环境，另一方面也节约了能源。国家将绝热材料看作是继煤炭、石油、天然气、核能之后的“第五大能“。绝热材料种类繁多，一般可按材质、使用温度、形态和结构来分类。按材质可分为有机绝热材料、无机绝热材料和金属绝热材料三类。 二、材料的设计思路 首先我们要求是，热导率不到0.1，密度不超过水的材料，因此导热率和密度都不符合要求的金属材料。最好的选择即是非金属材料。我们参考了碳纤维、气凝胶、金属粉末涂层的不同材料，然而在研究过程中我们发现碳碳非金属材料在导热率上有缺陷，最近火热的气凝胶材料也在工作温度条件上达不到要求，气凝胶最高抵抗1400摄氏度，但我们所设计的材料工作温度就在1600度，因此气凝胶材料不符合要求。而且气凝胶材料的缺陷在于不好控制其微观材料结构（气态的均匀分布性以及分子热运动的影响），所以我们最终还是放弃了气凝胶材料。 之后我们把视野放到了无机非金属材料陶瓷上，陶瓷纤维材料在理论上完美符合我们的要求。其低密度，高耐热性，低热导率，且抗磨耐用的特点无疑是我们的首选。因为陶瓷是有悠久历史的固体材料，所以我们在设计中可以借鉴前人的工艺成果，并且将我们所需的特性进一步加强。陶瓷的低密度是因为多气孔，那么我们在设计材料时需要加入隔热的真空层来减轻质量，进一步加强优势，并且节省材料。并且寻找陶瓷脆性易损的原因，设计时考虑应力危险区，合理调整陶瓷的晶向结构，并增加其使用寿命。 三、陶瓷材料的简介 陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，它的直径一般为2～5 μm，长度多为30～250 mm，纤维表面呈光滑圆柱形。由于其重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点，广泛应用于机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业。根据使用功能，陶瓷纤维可以分为高温陶瓷纤维和功能陶瓷纤维，用作绝热材料，过滤材料，高温超导材料等，此外陶瓷纤维还被用于生产耐高温陶瓷纤维纸和箱板纸。[1] 陶瓷纤维最早出现在美国，1941 年美国巴布维尔考克斯公司以天然高岭土为原料使用电弧熔融喷吹的方法制得陶瓷纤维[2]。20 世纪40 年代后期，美国两家公司生产的硅酸铝系列陶瓷纤维首次应用于航天领域。20 世纪60 年代，美国研制出多种应用工业窑炉壁衬的陶瓷纤维。目前，国外企业在原有1000 型、1260 型、1400 型、1600 型[3]及混配纤维的基础上，在陶瓷纤维熔体内加入Zr O2、Cr2O3，提高了陶瓷纤维的使用温度[4] 木质素lignin 木质素是由聚合的芳香醇构成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。因单体不同，可将木质素分为3种类型： 从植物学观点出发，木质素就是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外的物质，并使这些细胞具有特定显色反应（加间苯三酚溶液一滴，待片刻，再加盐酸一滴，即显红色）的物质。 在亚硫酸盐法生产纸浆的工艺中，正是由于亚硫酸盐溶液与木粉中的原本木质素发生了磺化反应，引进了磺酸基，增加了亲水性，而后这种木质素磺酸盐在酸性蒸煮液中进一步发生水解反应，使与木质素结合着的半纤维素发生解聚，从而使木质素磺酸盐溶出，实现了木质素、纤维素与半纤维素的分离，得到了纸浆。 半纤维素hemicellulose 植物细胞壁中与纤维素紧密结合的几种不同类型多糖混合物。包括木聚糖、木葡聚糖和半乳葡萄甘露聚糖等。 半纤维素：是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的50%，它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。 半纤维素与纤维素共生、可溶于碱溶液，遇酸后远较纤维素易于水解的那部分植物多糖。一种植物往往含有几种由两或三种糖基构成的半纤维素。半纤维素主要分为三类，即聚木糖类、聚葡萄甘露糖类和聚半乳糖葡萄甘露糖类。任何植物原料的化学制浆工业处理中，在脱木素的同时半纤维素也会发生酸性水解或碱性水解、剥皮反应和氧化反应等，蒸煮溶出的半纤维素又可再沉积吸附于纸浆上，在制纤维素衍生物用浆时则须尽量除去半纤维素。 半纤维素与纤维素间无化学键合，相互间有氢键和范德瓦耳斯力存在。半纤维素与木素之间可能以苯甲基醚的形式连接起来，形成木素－碳水化合物的复合体。 一、植物纤维 主要组成物质是纤维素，又称为天然纤维素纤维。是由植物上种籽、果实、茎、叶等处获得的纤维。根据在植物上成长的部位的不同，分为种子纤维、叶纤维和茎纤维。 1.种子纤维：棉、木棉等； 2.叶纤维：剑麻、蕉麻等； 3.茎纤维：苎麻、亚麻、大麻、黄麻等。 二、动物纤维 主要组成物质是蛋白质，又称为天然蛋白质纤维，分为毛和腺分泌物两类。 1.毛发类：绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、兔毛、牦牛毛等； 2.腺分泌物：桑蚕丝、柞蚕丝等。 三、矿物纤维 主要成分是无机物，又称为天然无机纤维，为无机金属硅酸盐类，如石棉纤维。 四、化学纤维 用天然的或人工合成的高分子化合物为原料经化学纺丝而制成的纤维。可分为人造纤维、合成纤维、无机纤维。 五、人造纤维 用纤维素、蛋白质等天然高分子物质为原料，经化学加工、纺丝、后处理而制得的纺织纤维。用失去纺织加工价值的纤维原料，经人工溶解或熔融再抽丝而制成，其原始的化学结构不变，纤维成分仍分别为纤维素和蛋白质，而形成的物理结构、化学结构变化的衍生物，组成成分为纤维素醋酸酯纤维。 1.再生纤维素纤维：粘胶纤维、富强纤维、铜氨纤维等；（其区别为用烧碱、 二氧化硫不同的溶液溶解） 2.纤维素酯纤维：醋酯纤维； 3.再生蛋白质纤维：大豆纤维、花生纤维等。 六、合成纤维 用人工合成的高分子化合物为原料经纺丝加工制得的纤维。 1.普通合成纤维：涤纶、锦纶、晴纶、丙纶、维纶、氯纶等； 2.特种合成纤维：芳纶、氨纶、碳纤维等。 七、无机纤维 以矿物质为原料制成的纤维，如：玻璃纤维、金属纤维等。 人们通常喜欢天然纤维而不喜欢化学纤维是因为天然纤维的柔韧性和光滑性比合成纤维好。 蜂窝陶瓷生产主要设备-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 蜂窝陶瓷生产主要设备 1、蜂窝陶瓷挤出成型机1台 主要参数：主油缸直径280mm，立式，带真空，料筒直径260mm 2、真空挤出成型机1台 主要参数：卧式，变速比10：1，料筒口径100，真空泵150升/分钟 3、真空练泥机1台 主要参数：水冷式，二轴，带二次真空，与泥料接触的所有部位全部采用不锈钢材质，挤泥筒直径250mm 4、工业微波炉 3台 主要参数：10KW，水冷式 5、燃气抽屉窑（梭式窑）1台 主要参数：最高使用温度1650℃，有效容积1m3 6、电炉1台 主要参数：自动控制温度，950℃，有效容积2m3 7、球磨机（1吨）2台 主要参数：高铝瓷衬（≥90%），带防护罩 8、工业隧道式电阻炉1条 主要参数：截面500×200mm，推板式，无级调速，18米长，温度950℃ 9、混捏机3台 主要参数：500L2台，5L1台 10、圆型振动筛分机2台 主要参数：直径1200mm，不锈钢材质 11、电动叉车1台 主要参数：3T，立式，(全电动)MOS无极调速 12、坯车10辆 用于装载，可现场制作 13、包装机1台 主要参数：带真空 14、空压机1台 主要参数：压力8KG以上，流量 /min 15、高压清洗机1台 主要参数：380V 16、自动切坯机2台 17、模具4套 主要参数：100×100(内壁，孔×，φ2，φ6，φ10 18、搅拌机1台主要参数：1000L，双螺旋 19、高铝球8吨 主要参数：Al2O3≥95%，φ50（4T），φ30（4T），机压 20、燃气锅炉 主要参数：自然循环，炉胆为水管贯流式，燃烧器采用顶烧式，有保护装置 蜂窝陶瓷生产主要设备 1、蜂窝陶瓷挤出成型机1台 主要参数：主油缸直径280mm，立式，带真空，料筒直径260mm 2、真空挤出成型机1台 主要参数：卧式，变速比10：1，料筒口径100，真空泵150升/分钟 3、真空练泥机1台 主要参数：水冷式，二轴，带二次真空，与泥料接触的所有部位全部采用不锈钢材质，挤泥筒直径250mm 4、工业微波炉 3台 主要参数：10KW，水冷式 5、燃气抽屉窑（梭式窑）1台 主要参数：最高使用温度1650℃，有效容积1m3 6、电炉1台 主要参数：自动控制温度，950℃，有效容积2m3 7、球磨机（1吨）2台 主要参数：高铝瓷衬（≥90%），带防护罩 8、工业隧道式电阻炉1条 主要参数：截面500×200mm，推板式，无级调速，18米长，温度950℃ 9、混捏机3台 主要参数：500L2台，5L1台 10、圆型振动筛分机2台 主要参数：直径1200mm，不锈钢材质 11、电动叉车1台 主要参数：3T，立式，(全电动)MOS无极调速 12、坯车10辆 用于装载，可现场制作 13、包装机1台 主要参数：带真空 14、空压机1台 主要参数：压力8KG以上，流量0.9m3/min 15、高压清洗机1台 主要参数：380V 16、自动切坯机2台 17、模具4套 主要参数：100×100(内壁0.2，孔0.25×0.25)，φ2，φ6，φ10 18、搅拌机1台 主要参数：1000L，双螺旋 19、高铝球8吨 主要参数：Al2O3≥95%，φ50（4T），φ30（4T），机压 20、燃气锅炉 主要参数：自然循环，炉胆为水管贯流式，燃烧器采用顶烧式， 1、分别以Al2O3、ZrO 2、Si3N4为例，从结合键的角度分析这上述陶材料的切削加工性。 2、分别根据鲍林第一、第二、第三规则，分析CsCl、NaCl、CaF2、TiO2晶体结构的稳定性。 3、分别分析纤锌矿结构(wurtzite型，ZnS型)、β-方石英结构的特点。 4、分析刚玉型结构的特点。 5、硅酸盐晶体结构有哪些特点？ 6、分析绿宝石Be3A12(Si6O18)结构的归类、结构特点，标出六节环结构。 7、分析透辉石的结构特点，标出链状结构。 8分析蒙脱石的结构特点，讨论其插层原理。 9根据XRD原理，解释晶态、非晶态XRD谱线的区别。 10根据TEM原理，分析非晶、晶态结构衍射花样差异的原因。 11非晶态材料有何结构特点？可采用哪些方法进行表征？论述其表征机理。 12 (1) 绘出典型非晶材料的示差扫描量热（DSC）曲线, 标出玻璃转变温度（Tg）、晶化温度（Tx）及过冷液态区（ΔTx）。(2) 阐述非晶材料在Tg，Tx温度点所发生的物理性质变化规律。(3) 非晶态材料在过冷液态区有哪些特殊性质，利用该性质可以作哪些应用，举例说明。 13 根据下图，选择适于制备耐火材料的成分，并据此成分，分析其冷却析晶过程。 14 根据上图，分析30% Al2O3含量组分的冷却析晶过程。 15 分析下图中，M1，M2，M3的冷却析晶过程。 16 根据下图： 1）分析图中不同成分熔体冷却时的析晶图。 2）为什么水泥烧成后总是采用急速冷却的办法? CS—CaO·SiO2(偏硅酸钙或硅灰石) C3S2—3CaO·2SiO2(二硅酸三钙) C2S—2CaO·SiO2(硅酸二钙) C3S—3CaO·SiO2(硅酸三钙) 17 分别分析以下系列相图中，M点的冷却析晶过程。 蜂窝陶瓷 蜂窝陶瓷是一种多孔性的工业用陶瓷，其内部是许多贯通的蜂窝形状的平行通道，这些蜂窝体单元由格子状的簿的间壁分割而成。其材质目前主要有堇青石 2MgO.2AL 2O 3 .5SiO 2 )，钛酸铝（AL 2 TiO 5 ），莫来石（3AL 2 O 3 .2SiO 2 )，刚玉（AL 2 O 3 ） 及复合型等，与一般陶瓷相比，具有低热膨胀性、耐热冲击、比表面积大、耐腐蚀等特性。孔密度最高可达800孔/平方英寸。 汽车行业使用堇青石蜂窝陶瓷作载体，由于其比表面积大，可以负载足够的贵金属等催化活性组分，从而组成汽油、柴油汽车、载重运输车的尾气净化装置，使通过的汽车废气一氧化碳（CO)、碳氢化合物（HC），氮氧化合物（NO X ）得以净化后排出。 火力发电厂燃煤锅炉的烟气去除NO X 净化系统，国外的大量垃圾焚烧有害气体净化系统、化学工业和采矿业的有毒气体净化处理也普遍使用蜂窝陶瓷作为载体。 冶金行业蓄热式燃烧器目前正大力推广使用蜂窝陶瓷作为蓄热体，利用其表面积大、热阻小、导热性能好、耐热冲击，实现真正意义上的频繁快速蓄热换热、降低污染气体排放的目的。另外，在特种钢材金属液的过滤等方面也有很大的使用价值。 化学工业和石油工业传质和分离工程领域使用蜂窝陶瓷规整填料，比目前该行业普遍使用的波纹填料在改善流体均匀分布，提高分离效率及解决放大效应，降低填料层阻力及持液量以提高生产效率等方面更为有效。 燃气灶具等采用较簿的蜂窝陶瓷片覆盖火口上方，能使热量均衡分布，提高节能效果。 高铝陶瓷过滤片 高铝质蜂窝陶瓷载体即高铝陶瓷过滤片是为适应欧、美、英等发达国家石油化工脱硫催化剂用的需求而开发的。使用这种新型载体浸渍催化剂后，可以提高脱硫效率，促使气硫分布均匀而降低气阻等效果。使用高温煅烧成的大颗粒坚硬 陶瓷基复合材料的增韧研究进展（综述） 摘要：陶瓷材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能，但是陶瓷材料的脆性问题一直制约着陶瓷材料的发展。近年来，人们在提高陶瓷的韧性方面取得了众多成果。本文介绍了近五年来国内外关于纳米陶瓷基复合材料的增韧问题的研究进展，并对陶瓷基复合材料的增韧进行了前景展望。 关键词：陶瓷基复合材料；增韧；研究进展 Research and Development of Toughening of Ceramic Matrix Composites (A Review) Zhou Kui State Key Laboratory of Material Processing and Die&Mould Technology, Huazhong university of science and technology Abstract:Ceramic materials have outstanding performance at strength, high temperature resistance, corrosion resistance, but the development of ceramic materials has been restricted by the brittleness of ceramic materials.In recent years,many achievements in improving ceramic toughness has been made.In this paper,the research status about ceramic matrix composite toughening problem at home and abroad had been introduced and the prospect of ceramic matrix composite toughening was also proposed. Keywords:ceramic matrix composites;toughening;research status 1、引言 陶瓷材料不管是在古代还是当今社会都是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。[1]陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，不仅可用作结构材料，由于其还具有某些特殊的性能，因此它也可作为功能材料。[2] 目前，新型的陶瓷材料正在以往使用金属的领域中得到应用，如发动机零部件、高温喷嘴、磨球、轴承、耐磨部件、刀具等。由于结构陶瓷固有的脆性，其具有灾难性破坏的致命弱点，使其可靠性较差，因此，改善陶瓷材料的韧性就成为直接关系到陶瓷材料在高科技领域中应用的关键。近年来，围绕陶瓷材料韧化这一关键性问题，已进行了大量而深入的基础研究，取得了不少突破性的进展。主要表现在以下几个方面：[3] （1）发展了高纯、超细、均质的陶瓷粉体制备技术，最终提升陶瓷的韧性； （2）开发出了流延法成型、轧膜成型、注射成型、挤制成型以及近年来出现的胶态成型等实用新型成型工艺； （3）发展了热压烧结、热等静压烧结、气压烧结、微波烧结、自蔓延高温合成、等离子放电烧结等烧结新技术； (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910173022.0 (22)申请日 2019.03.07 (71)申请人 上海伊索热能技术股份有限公司 地址 201708 上海市青浦区华新镇华益村 (72)发明人 汪永斌 (74)专利代理机构 上海天翔知识产权代理有限 公司 31224 代理人 陈骏键 (51)Int.Cl. D04H 3/105(2012.01) D04H 3/002(2012.01) D06C 7/02(2006.01) C04B 35/622(2006.01) C04B 35/14(2006.01) (54)发明名称一种低密度柔性陶瓷纤维毯的制备方法(57)摘要本发明公开的一种低密度柔性陶瓷纤维的制备方法，包括以下步骤：1)将氧化铝、氧化硅、氧化铬按照比例进行搅拌混配；2)将混配原料加入电熔炉内进行熔化处理；3)将熔融状态下的混配原料输送至甩丝机内，所述甩丝机对熔融状态下的混配原料甩丝成纤维；4)利用引风机将所述纤维收集至集棉器中，并经由所述集棉器堆积成纤维坯；5)将所述纤维坯输送至针刺机内进行针刺定厚处理，得到陶瓷纤维毯半成品；6)将所述陶瓷纤维毯半成品输送至加热炉进行加热定型，并经过冷却后形成陶瓷纤维毯成品。本发明所制备的陶瓷纤维毯的抗拉强度＞100KPa，弯曲360°不开裂，密度为96～160kg/m 3 。权利要求书1页 说明书4页CN 109811470 A 2019.05.28 C N 109811470 A 权 利 要 求 书1/1页CN 109811470 A 1.一种低密度柔性陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)将氧化铝41～45％、氧化硅50～56％、氧化铬1.8～3.6％三种原料按重量百分比加入无重力搅拌机中搅拌混配，并形成混配原料； 2)将混配原料加入电熔炉内进行熔化处理； 3)将熔融状态下的混配原料输送至甩丝机内，所述甩丝机对熔融状态下的混配原料甩丝成纤维； 4)利用引风机将所述纤维收集至集棉器中，并经由所述集棉器堆积成纤维坯； 5)将所述纤维坯输送至针刺机内进行针刺定厚处理，得到陶瓷纤维毯半成品； 6)将所述陶瓷纤维毯半成品输送至加热炉进行加热定型，并经过冷却后形成陶瓷纤维毯成品。 2.如权利要求1所述的低密度柔性陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述无重力搅拌机的搅拌速率为140～180转/分钟，搅拌时间为30～50分钟，搅拌方式为多叶片双轴闭向搅拌，搅拌温度为常温。 3.如权利要求1所述的低密度柔性陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，所述电熔炉的熔化温度为2000～2200℃，熔化时间为60～120分钟。 4.如权利要求1所述的低密度柔性陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，甩丝机在甩丝处理时的工作参数为A辊的功率为40～50Hz，B辊的功率为40～50Hz。 5.如权利要求1所述的低密度柔性陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，所述引风机的负压为-0.9～-0.5MPa。 6.如权利要求1所述的低密度柔性陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，在步骤5)中，所述针刺机的针刺频率为22Hz～50Hz。 7.如权利要求1所述的低密度柔性陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，在步骤6)中，所述加热炉的加热温度为500℃～750℃，加热时间为10～40分钟。 2 陶瓷材料的强韧化方法概述 鉴于本人在研究生阶段的研究方向与陶瓷材料有关，故本篇所选择的主要内容为陶瓷材料的强韧化方法。 与传统材料相比陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优异特性，但它也存在脆性大、易断裂的缺点，从而大大限制了陶瓷材料在实际生产中的应用。因此改善陶瓷材料的脆性、增大强度、提高其在实际应用中的可靠性成为其能否广泛应用的关键。近年来，陶瓷材料的强韧化课题已经受到国内学者的高度重视。目前已有的强韧化主要措施如下所述。 1、氧化锆相变增韧：当材料受到外力作用时，裂纹扩展到亚稳的t-ZrO2粒子，这会促发t-ZrO2粒子向m-ZrO2的相变，由此产生的相变应力又会反作用于裂纹尖端，降低尖端的应力集中程度，减缓或完全抑制了裂纹的扩展，从而提高断裂韧性； 2、微裂纹增韧：由于温度变化引起的热膨胀差或相变引起的体积差会在陶瓷基体相和分散相之间产生的弥散均布裂纹。当导致断裂的主裂纹扩展时，这些均匀分布的微裂纹会促使主裂纹分叉，使得其扩展路径变得曲折，增加了扩展过程的表面能，从而使裂纹快速扩展受到了阻碍，增加了材料的韧性； 3、裂纹偏转增韧：在发生裂纹偏转时，裂纹平面会在垂直于施加张应力方向上重新取向，这就意味着裂纹扩展路径将被增长。同时，由于裂纹平面不再垂直于张应力方向而使得裂纹尖端的应力降低，因而可以增大材料的韧性； 4、裂纹弯曲增韧：在裂纹扩展过程中，如果遇到基体相中存在的断裂能更大的第二相增强剂就会被其阻止，裂纹前沿如需继续扩展便要越过第二障碍相而形成裂纹弯曲。这也会使裂纹快速扩展受到了阻碍，从而增加材料的韧性； 5、裂纹桥接增韧：所谓的裂纹桥接是指由增强元连接扩展裂纹的两表面形成裂纹闭合力而导致脆性基体材料增韧的方法。其增强元可分为两种：一种为刚性第二相，另一种则是韧性第二相； 6、韧性相增韧：韧性相会在裂纹扩展中起到附加吸收能量的作用，这就使得裂纹进一步扩展所需的能量远远超过形成新裂纹表面所需的净热力学表面能。同时裂纹尖端高应力区的屈服流动使应力集中得以部分的消除，抑制了原先所能达到的临界状态，相应的提高了材料的抗断裂能力； 7、纤维、晶须增韧：纤维和晶须具有高弹性和高强度，当它作为第二相弥散于陶瓷基体构成复合材料时，纤维或晶须能为基体分担大部分外加应力而产生强化。纤维和晶须的存在也使得裂纹扩展途径出现弯曲从而使断裂能增加。此外在裂纹尖端附近由于应力集中，纤维或晶须也可能从基体中拔出。拔出时以拔出功的形式消耗部分能量，同时在尖端后部，部分未拔出或未断裂的纤维或晶须则起到了桥接的作用。而且在裂纹尖端，由于应力集中可使基体和纤维或晶须发生 熔炼炉使用天府坩埚注意事项 检验 使用之前，一定要检验坩埚，防止任何可能发生运输损坏。收到货应检查坩埚的包装和坩埚是否完好。 搬运 不要在地上滚动坩埚，坩埚应搭载在运输工具上搬运。损坏坩埚表面釉层，将会加速氧化，进而导致强度降低，过早损坏。 储存 坩埚必需保存在干燥、温和、通风的地方。 坩埚是吸湿的，它会从空气中和潮湿地面吸收湿气。若没有温和的地方或者天气条件恶劣（多雾、高湿度等），坩埚安装前应放在工作炉附近，排除湿气。 坩埚不要直接放在水泥地面，碎石地面或泥土地面，应一直放在托盘上。 若潮湿的坩埚被剧烈加热，或者接触到熔化的地面，可能会导致开裂或剧烈反映。安装 使用适当底座（材料相同、尺寸相当）。 允许坩埚膨胀和收缩。 炉盖不应压在坩埚上。电阻炉中，纤维毯不应被紧紧地压缩到坩埚上。 电阻炉安装 检验或更换任何损坏或变形的加热元件。 将坩埚放在炉子的中心，不允许坩埚的底面低于最后一排加热元件。 在坩埚顶部放上陶瓷纤维毯和炉盖不阻碍坩埚膨胀。 坩埚预热 坩埚预热是延长坩埚寿命最重要的方面之一。许多情况下，坩埚是在预热期间损坏的，这种损坏在开始熔化金属之前是不明显的。 当养护炉子内的耐火材料时，不要加热坩埚，否则温度的变化将会使坩埚粘结剂氧化。 电阻炉的预热：空坩埚应加热到200℃左右，保持30分钟，以驱除掉坩埚可能吸收的湿气。随后，应尽可能快的把坩埚加热到800℃到900℃，然后降低到工 作温度，然后应将金属或液体加入坩埚。 加料 将大块金属锭垂直加入坩埚，保证金属锭和坩埚壁之间有适当的间隙 不要将冷金属锭水平地契入坩埚中。加热期间，金属将会膨胀，会引起坩埚破裂。在任何情况下都不得将金属锭丢进坩埚，因为这将会损坏坩埚边缘和坩埚壁。金属锭或其他金属块应当使用专用钳子小心地放进坩埚。 金属锭和大块的废料在加入之前必须烘干。 金属应宽松地放进坩埚，最好先将小块料（车屑和锉屑）加入坩埚底部，为大的锭料铺垫。 在坩埚中留一些液体金属，可以加快金属料熔化。 避免将大块金属锭加入到少量液体金属中这将会引起激冷或者金属凝固，促成坩埚马上破裂。 当炉子停电时，坩埚必须完全清空，因这坩埚和金属料膨胀不同，会在下次加热时导致破裂。 若加入的是液体金属，要避免加得过满。 添加剂对熔化的金属有以下几个作用： 生成保护性覆盖层，避免氧化。 有助于去除气体和固体杂质。 调整合金化学成分，改善铸造性能和晶体组织。 促进溶渣柔软、蓬松，而不坚硬、粘稠。 精炼除渣方法 除渣剂、晶粒细化剂等要加入到熔化金属中，不要加入到空的坩埚中或者作为金属料的一部分加入。 搅动金属，让除渣剂均匀分布，避免和坩埚壁接触。 玻璃原料如硼沙，对坩埚的侵蚀比氯化物或氟化物小，氯化物或氟化物熔点低，流动性好，能迅速对坩埚渗透和侵蚀。 添加剂可以粉状、片状或喷枪形式加入，这些添加剂不应与坩埚接触，若使用喷枪，应将它放在坩埚中心，底面以上三分之一位置，片状块应用钟罩浸入熔炉。按照制造商的说明，使用添加剂。只加入要求的最小量，完成除渣。为了延长坩 详述陶瓷纤维毯 (硅酸铝纤维毯、高温防火毯、保温毯) 1简介 陶瓷纤维毯是断热工程以及窑炉制造中经常使用的绝热材料，强度高，质量轻，不含石棉与有机结合剂，高温状态下性能稳定，绝热效果好，有效降低高温设备的自重并大大缩短加热炉膛时间从而达到节能目的。我们为客户提供使用温度在800℃～1600℃，不同尺寸与密度的高品质断热毯。 2产品数据 3毯尺寸型号1000℃1260℃1350℃1400℃1500℃1600℃ 分类温度(℃)100012601350142515001600熔点(℃)1760180019002000颜色白色白色白色白色绿蓝白色密度（kg/m3）96/128/16096/128/16012896/128/160128128纤维直径(um) 2.6 2.6 2.7 2.8 2.65 3.1纤维长度(mm)~250~250~250~250~150~400纤维比重(Kg/m)260026002700280026503100 导热系数(W/mK)400℃0.090.07----600℃0.150.12-0.130.130.06 800℃0.220.160.20.20.190.1 1000℃--0.280.290.260.14 Al2O342-4445-4751-5334-3639-4172 SiO25652-5446-4849.657-5828 ZrO2---14-17--Cr2O3---- 1.8-Fe2O3(%)0-20-10-10-10-1--渣球含量(>212um)%10101010101收缩 （低于分类温度200℃*8H） 2%2%3%2%2%1% 分类温度(℃)长度（mm）宽度（mm）厚度（mm）密度（kg/m3）1000℃7200/360060012.5/20/25/30/5096/128 1260℃7200/360060012.5/20/25/30/5096/128/160 1350℃720060025128 1400℃7200/360061012.5/20/25/30/5096/128/160 1500℃730061025128 1600℃36006202596/128陶瓷纤维毯的主要生产方法和工艺流程(特选参考)
蜂窝陶瓷制备工艺[资料]
纤维素的结构及性质
蜂窝陶瓷制备工艺
绝热材料设计报告
纤维素
纤维的种类
蜂窝陶瓷生产主要设备
蜂窝陶瓷生产设备
陶瓷材料复习题
蜂窝陶瓷
陶瓷复合材料的增韧
【CN109811470A】一种低密度柔性陶瓷纤维毯的制备方法【专利】
陶瓷材料的强韧化方法概述
熔炼坩埚使用
详述陶瓷纤维毯