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透气性陶瓷隔热砖

2005-12-14 来源：陶城资讯网责任编辑：admin 阅读：2063

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瓷砖已经广泛用作航空航天领域的抗高温隔热构件，例如必须经受重返地球大气层高温的航天飞机机身。由于高温承受能力、隔热性和抗热震性能优良，瓷砖成为这类应用的首选材料。已知的陶瓷隔热材料包括氧化铝增强隔热材料（ＡＥＴＢ）、高性能隔热材料（ＨＴＰ）、纤维耐火复合隔热材料（ＦＲＣＩ）和ＣＯＣＫＨＥＥＤ隔热材料。
在许多应用中，要求引入流体（例如引气）冷却瓷砖，以保持适当温度。虽然传统瓷砖的孔隙很多，但透气性不好，不利于使用引气冷却，限制了它的应用。
美国专利６６１３２５５描述了一种制造透气性好而且密度与标准瓷砖相近的纤维增强陶瓷隔热砖的方法。方法包括：混合有机颗粒物与硅纤维、氧化铝纤维、硼硅酸铝纤维、分散剂和水制备纤维陶瓷料浆。把料浆注入模型内，外加真空压力充分除去水分，形成多孔陶瓷坯体。在足够高温度干燥和烧结，使陶瓷原料结合形成多孔陶瓷；同时加热至适当温度，使有机颗粒物挥发，产生互连孔隙，获得透气性多孔陶瓷材料。
用该方法制造的多孔瓷砖允许用气体冷却，工作温度高于１０００～２４００ｏＦ（５３８～１３１６ｏＣ）。材料透气性取决于３个主要因素，即孔隙数量、孔隙尺寸和通过路径。在混合过程中添加有机颗粒物（微粒或纤维），随后燃烧挥发，留下的空隙使孔隙度增加和通过路径缩短，从而增加透气性。
在混合器中混合由氧化铝纤维、硅纤维和硼硅酸铝纤维组成的混合物，加入小于３０重量％有机颗粒物，混合至预定时间。有机颗粒物可以是燃料后产生气体和极少量残余物或灰分的任何物质，包括种子、塑料和木浆等，例如粒度８０～１００目的松木浆或枫木浆。透气性与添加有机颗粒物的数量和尺寸有关。
在混合纤维混合物和有机颗粒物后，加入水和分散剂，继续混合制成粘度与水相近的料浆。料浆注入带有网板的注浆模内，借助网板压紧悬浮的纤维和有机颗粒物。利用真空进一步压紧模型内的纤维和有机颗粒物，并可用压头增强压紧效果。
在干燥炉中干燥浇注的纤维陶瓷坯体，干燥时间应足以充分除去坯体中的水分。
经干燥的坯体送入烧结炉内烧成，控制烧成温度以确保陶瓷纤维的烧结和有机颗粒物的燃烧挥发。在烧结过程中，有机颗粒物例如种子、纸浆或塑料燃烧挥发产生ＣＯ２气体，同时形成空隙和／或通道，使坯体中的孔隙互相连接，构成允许冷却流体通过的路径，改善瓷砖的透气性。
最后，成品瓷砖可按航空和航天应用要求进行切割加工。
首选纤维混合物组成（重量％）：氧化铝纤维约２２，硼硅酸铝纤维约１５和硅纤维约６５。
有机颗粒物燃烧的结果会使孔隙度增加，造成瓷砖密度降低。为了弥补由于密度降低引起的强度下降，应该调整纤维组成、注浆机压紧压力、纤维混合时间、烧成时间和温度，以获得较高的密度。

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