具有定向組織的氧化鋁基連續(xù)纖維及其制備方法

具有定向組織的氧化鋁基連續(xù)纖維及其制備方法氧化鋁基連續(xù)纖維是一種具有高強度和高溫穩(wěn)定性的氣體輪機、航空航天和核能等領(lǐng)域重要應(yīng)用材料。對于這種材料，纖維的定向組織性是其基本性能之一，因此研究具有定向組織的氧化鋁基連續(xù)纖維制備方法非常重要。本文將詳細介紹氧化鋁基連續(xù)纖維的制備方法及其定向組織化的研究進展。1.氧化鋁基連續(xù)纖維制備方法目前氧化鋁基連續(xù)纖維的制備主要有以下幾種方法。1.1熔體旋拉法熔體旋拉法即采用高溫熔體旋轉(zhuǎn)脫離法將熔體旋拉成纖維。通常采用鋁金屬條或粉末與氧化鋁粉末按一定比例混合，然后在電阻爐中升溫熔融至1400℃左右，并施加拉力和旋轉(zhuǎn)力，使其產(chǎn)生切向和軸向力，隨著液面下降受到的切向力越大，熔體就會沿著切向方向成纖維結(jié)構(gòu)。熔體旋拉法制備的氧化鋁基連續(xù)纖維具有高物理力學性能、高熱穩(wěn)定性、低氧化表面等優(yōu)點，但成本較高，鋁粉末的純度、雜質(zhì)含量問題等仍存在困難。1.2溶脹旋拉法溶脹旋拉法是在氧化鋁熱點區(qū)域熔融鋁粉末或鋁合金，之后用一種特殊纖維沉積技術(shù)，將氧化鋁沉積在鋁鑄件外表面上，再把鋁鑄件溶解型成纖維，最后將纖維進行高溫氧化金屬脫除，制取出氧化鋁基連續(xù)纖維。溶脹旋拉法制備氧化鋁基連續(xù)纖維優(yōu)點是能制備出短纖維和長纖維，同時能夠通過控制熔體溫度和旋轉(zhuǎn)速度來調(diào)節(jié)纖維直徑和拉伸速率，此外，它可以消除鋁合金粉末的雜質(zhì)問題，但其缺點是纖維表面殘余金屬元素含量高。1.3氣相傳輸法氣相傳輸法是將金屬有機化合物、氧化物和氣體等鋁源與氧化鋁顆?；旌喜⑼ㄟ^氣體傳輸，經(jīng)化學反應(yīng)后在高溫下形成氧化鋁基連續(xù)纖維。氣相傳輸法制備氧化鋁基連續(xù)纖維以其原材料種類廣泛、設(shè)備簡單、生產(chǎn)效率高等特點而得到廣泛應(yīng)用。氣相傳輸法優(yōu)點是僅需低的制備溫度，避免了高氧化物合成溫度的不利影響，同時可以制備高純度、純凈度高的氧化鋁基連續(xù)纖維樣品，其缺點在于制備成本相對較高。2.氧化鋁基連續(xù)纖維定向組織化研究在高溫應(yīng)用或高強度應(yīng)用中，連續(xù)纖維的定向結(jié)構(gòu)具有非常重要的意義，而氧化鋁基連續(xù)纖維的韌帶定向性對其力學性能和耐久性有很大的影響。近年來，學者們通過優(yōu)化材料制備工藝，改善纖維的界面結(jié)構(gòu)，通過引入額外的質(zhì)量控制工具，采用多種多樣的制備手段，制備出了具有定向組織的氧化鋁基連續(xù)纖維。2.1等回火溫度燒結(jié)法等回火溫度燒結(jié)法適用于制備非常細的氧化鋁基連續(xù)纖維。這種方法先用低溫持續(xù)加熱單向拉伸樣品，之后在高溫下固定其與目標位置并在高溫區(qū)域內(nèi)進行燒結(jié)處理，以此來使纖維質(zhì)量得到了顯著的改良。通過此工藝方法獲得的纖維在熱循環(huán)性能、顯微組織特征和機械性能等方面表現(xiàn)出更好的性能。2.2微波熱處理法微波熱處理法是一種具有深層影響能力的技術(shù)，可以有效地提高氧化鋁基連續(xù)纖維的熱穩(wěn)定性和機械性能，從而使其具有更強的定向組織性。該方法是在常規(guī)制備方法后，通過微波處理進行后續(xù)制備的，因而不會改變最初的結(jié)構(gòu)，而可以在分解脫機熱的同時保留纖維的定向性。此外還可以通過改變微波處理條件來達到調(diào)控纖維的組織形態(tài)、直徑和熱穩(wěn)定性等性能。2.3交替拉伸法交替拉伸法通常是通過對纖維進行兩次拉伸來實現(xiàn)纖維的定向組織，首先在遠離纖維的起始點進行一次拉伸，接著在纖維的頂端進行一次較小的張力拉伸。通過這種方式，可以獲得定向性更好的纖維。3.結(jié)語本文詳細介紹了氧化鋁基連續(xù)纖維的制備方法及其定向組織化研究。雖然氧化鋁基連續(xù)纖維制備過程復雜，但其在高溫和高強度應(yīng)用中具有重要的作用，而纖維的定向組織性是一個基本的性能指標，因此對于實現(xiàn)