常见无机纤维隔热材料种类及应用
发布日期： 2019-08-26 09:25:15 阅读量（490） 作者：张红在隔热材料中，无机纤维隔热材料凭借重量轻、成本低、耐高温等优良特性，已逐渐成为使用最普遍的隔热材料。表1所示为常见无机纤维隔热材料种类及使用温度，主要有玻璃纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维及氧化锆纤维等。
表1 常见无机纤维隔热材料种类及使用温度
1、硅酸铝纤维隔热材料
硅酸铝纤维具有很多优点，如耐热性好、密度小、蓄热小、吸音性、有弹性、隔热性能好、抗机械振动、电气绝缘性，其使用温度达到1200℃，导热系数范围在0.03-0.22W/(m·K)。经进一步特殊加工，可制成硅酸铝纤维板、硅酸铝纤维毡等隔热材料。硅酸铝纤维制品已经在较多领域得到应用，如工业窑炉保温工程等，广泛应用于冶金、机械、电力、化工的热能设备上的保温上;同时，新型硅酸铝纤维复合材料，可以作为隔热材料，应用在火箭发动机部件的隔热层、氧气发生器的绝热层等热防护系统中。
2、莫来石纤维隔热材料
莫来石是氧化硅、氧化铝二元体系中能够稳定存在的化合物，化学式为3Al2O3-2SiO2。莫来石纤维具有高强度、高模量、耐高温、抗蠕变性和抗热震性的优点，使用温度在1500-1600℃，广泛应用于航空航天、军工及高科技民用领域。目前，莫来石砖作为应用最广泛的莫来石基隔热材料，经常作为高温加热炉的炉衬材料，如柳云衡等研究了其应用在高温加热炉中，以及曹卫宁等研究了其应用在轧钢加热炉上。
3、氧化铝纤维隔热材料
氧化铝纤维，以Al2O3为主要成分，是一种多晶陶瓷无机纤维。其主要性能如下：直径10-20μm，密度2.7-4.2g/cm3，抗拉强度1.4-2.45GPa，抗拉模量190-385GPa，最高使用温度为1100-1400℃。
氧化铝纤维除具有一般陶瓷纤维的高强度、耐热性好、热导率小等优点外，还有生产工艺简单、原料成本较低等特点，广泛应用于工业、军事、民用等领域。氧化铝短纤维具有突出的耐高温性能，且其热导率不足传统耐火砖的1/6，主要用作绝热耐火材料，在冶金炉、陶瓷烧结炉等高温炉中作为隔热材料，具体实践应用表明，氧化铝纤维应用在工业窑炉可节能15%-30%。同时，氧化铝纤维作为隔热材料大量应用于航空航天领域。美国航天飞机隔热板衬垫用的是Saffil氧化铝纤维，能经受1600℃的高温，可以防止热量通过隔热板之间的间隙进入防热罩内。美国高超声速飞行器HTV-2的高温多层隔热材料也以Saffil氧化铝纤维为基础，并在反射层上沉积了金蒙皮。美国X-51A和X-43A轨道飞行器的上表面、发动机舱内部等部位都采用了柔性可重复使用的隔热材料FRSI，而其中氧化铝纤维则作为FRSI的主题隔热材料被使用。
4、氧化锆纤维隔热材料
氧化锆纤维是一种多晶无机纤维，具有耐高温、高强度、热膨胀系数低等特点，其熔点为2700℃，在温度为2480℃时仍可保持其纤维形态，1400℃左右还具有可绕性，1000K时导热系数为0.19w/m·K。
氧化锆纤维广泛应用于高温炉的绝热保温等，经进一步特殊加工，可以制备成氧化锆纤维毡、纤维布及刚性纤维制品等，在激光单晶生长炉中使用氧化锆纤维毡作为隔热材料，可以降低能耗;使用氧化锆纤维纸作碱性电池隔膜比常用的石棉纸、玻纤纸隔膜性能优越，寿命长。氧化锆纤维制备的金属基或陶瓷基复合材料，可以提高氧化锆纤维的性能，如氧化锆纤维与氮化物的复合材料能有效提高材料的热性能。
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