透氣性陶瓷隔熱磚

透氣性陶瓷隔熱磚

2005-12-14 來源：陶城資訊網 責任編輯：admin 閱讀：625

瓷磚已經廣泛用作航空航天領域的抗高溫隔熱構件，例如必須經受重返地球大氣層高溫的太空梭機身。由於高溫承受能力、隔熱性和抗熱震性能優良，瓷磚成為這類應用的首選材料。已知的陶瓷隔熱材料包括氧化鋁增強隔熱材料（ＡＥＴＢ）、高性能隔熱材料（ＨＴＰ）、纖維耐火複合隔熱材料（ＦＲＣＩ）和ＣＯＣＫＨＥＥＤ隔熱材料。
在許多應用中，要求引入流體（例如引氣）冷卻瓷磚，以保持適當溫度。雖然傳統瓷磚的孔隙很多，但透氣性不好，不利於使用引氣冷卻，限制了它的應用。
美國專利６６１３２５５描述了一種製造透氣性好而且密度與標準瓷磚相近的纖維增強陶瓷隔熱磚的方法。方法包括：混合有機顆粒物與矽纖維、氧化鋁纖維、硼矽酸鋁纖維、分散劑和水製備纖維陶瓷料漿。把料漿注入模型內，外加真空壓力充分除去水分，形成多孔陶瓷坯體。在足夠高溫度乾燥和燒結，使陶瓷原料結合形成多孔陶瓷；同時加熱至適當溫度，使有機顆粒物揮發，產生互連孔隙，獲得透氣性多孔陶瓷材料。
用該方法製造的多孔瓷磚允許用氣體冷卻，工作溫度高於１０００～２４００ ｏＦ（５３８～１３１６ ｏＣ）。材料透氣性取決於３個主要因素，即孔隙數量、孔隙尺寸和通過路徑。在混合過程中添加有機顆粒物（微粒或纖維），隨後燃燒揮發，留下的空隙使孔隙度增加和通過路徑縮短，從而增加透氣性。
在混合器中混合由氧化鋁纖維、矽纖維和硼矽酸鋁纖維組成的混合物，加入小於３０重量％有機顆粒物，混合至預定時間。有機顆粒物可以是燃料後產生氣體和極少量殘餘物或灰分的任何物質，包括種子、塑料和木漿等，例如粒度８０～１００目的松木漿或楓木漿。透氣性與添加有機顆粒物的數量和尺寸有關。
在混合纖維混合物和有機顆粒物後，加入水和分散劑，繼續混合製成粘度與水相近的料漿。料漿注入帶有網板的注漿模內，藉助網板壓緊懸浮的纖維和有機顆粒物。利用真空進一步壓緊模型內的纖維和有機顆粒物，並可用壓頭增強壓緊效果。
在乾燥爐中乾燥澆注的纖維陶瓷坯體，乾燥時間應足以充分除去坯體中的水分。
經乾燥的坯體送入燒結爐內燒成，控制燒成溫度以確保陶瓷纖維的燒結和有機顆粒物的燃燒揮發。在燒結過程中，有機顆粒物例如種子、紙漿或塑料燃燒揮發產生ＣＯ２氣體，同時形成空隙和／或通道，使坯體中的孔隙互相連接，構成允許冷卻流體通過的路徑，改善瓷磚的透氣性。
最後，成品瓷磚可按航空和航天應用要求進行切割加工。
首選纖維混合物組成（重量％）：氧化鋁纖維約２２，硼矽酸鋁纖維約１５和矽纖維約６５。
有機顆粒物燃燒的結果會使孔隙度增加，造成瓷磚密度降低。為了彌補由於密度降低引起的強度下降，應該調整纖維組成、注漿機壓緊壓力、纖維混合時間、燒成時間和溫度，以獲得較高的密度。

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