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它保持了固體石英的一些特點(diǎn)和性能,是一種優(yōu)良的耐高溫材料,可作為先進(jìn)復(fù)合材料的一種增強(qiáng)相。石英玻璃纖維的SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)99. 9%以上。耐高溫性能比高硅氧纖維高,長期使用溫度可達(dá)到1200℃ ,軟化點(diǎn)溫度高達(dá)1700℃ ,同時(shí)具有高的電絕緣性能,耐燒蝕,抗熱震,優(yōu)良的介電性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等。因此,石英纖維在軍事、國防、航空、航天工業(yè)中有重要用途,可用于制造如火箭噴火口,航天熱防護(hù)裝置等。

1、將石英棒或管用氫氧焰熔融拉絲,再用氫氧焰吹管噴吹,制成直徑0.7~1μm的石英棉;

2、石英經(jīng)火焰熔融后用高速氣流形成短纖維及其氈片;

3、將石英絲或棒以恒定速度通過氫氧焰或煤氣火焰,軟化后高速拉成長絲。

石英纖維常常處于高溫的工作環(huán)境中。在高溫作用下,石英纖維具有熱退化傾向,影響其高溫使用性能。目前對(duì)石英材料的高溫相變化的研究較多,但對(duì)石英纖維熱損傷機(jī)制的研究報(bào)道很少。

有學(xué)者研究了石英玻璃纖維高溫條件下的相變、表面微觀結(jié)構(gòu)的變化及其對(duì)力學(xué)性能的影響規(guī)律,為探索提高石英玻璃纖維使用壽命,拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域,提供了理論依據(jù)。

研究結(jié)果表明:石英纖維強(qiáng)度下降可分為兩個(gè)階段 。

1、在低于600℃熱處理溫度范圍內(nèi),由于石英纖維表面處理劑的揮發(fā),石英纖維直徑逐漸減小,原來表面的裂紋、條狀凸起和結(jié)疤等缺陷逐漸顯露出來,導(dǎo)致石英纖維抗拉強(qiáng)度緩慢降低;

2、在600~ 1000℃的熱處理溫度范圍內(nèi),石英纖維表面處理劑早已揮發(fā)完畢。在熱處理的升降溫過程中,由于熱應(yīng)力的作用,表面的條狀凸起和結(jié)疤開始剝落,造成一定數(shù)量的新的表面裂口和裂紋缺陷。溫度越高,石英纖維表面的條狀凸起和結(jié)疤剝落現(xiàn)象越明顯,這是造成這一溫度條件下石英纖維強(qiáng)度降低的主要因素,導(dǎo)致600~ 1000℃處理過的石英纖維強(qiáng)度明顯下降。

石英纖維的表面處理

石英纖維是一種SiO2含量高的玻璃纖維,具有優(yōu)良的性能,廣泛運(yùn)用于對(duì)材料有著特殊要求的領(lǐng)域,如生物導(dǎo)管、廢氣處理等。近年來由于其突出的力學(xué)性能和介電性能而越來越多應(yīng)用于航天、航空領(lǐng)域,尤其是耐高溫天線罩體系中。目前對(duì)石英纖維研究主要集中在其析晶性能、表面涂覆改性等方面。超高馬赫數(shù)天線罩用陶瓷基復(fù)合材料多采用連續(xù)的石英纖維增強(qiáng)體,這樣必須對(duì)石英纖維進(jìn)行編織以得到初始的形狀,為保持石英纖維的集束性便于編織,必須在纖維生產(chǎn)過程中加浸潤劑。浸潤劑的主要成分為有機(jī)物。陶瓷基天線罩一般需要經(jīng)過真空或者保護(hù)氣氛下高溫處理才能得到最后產(chǎn)品,這樣有機(jī)物都將發(fā)生碳化,而游離碳的存在會(huì)嚴(yán)重影響天線罩的介電性能。因此在石英纖維增強(qiáng)陶瓷基天線罩材料制備時(shí)必須先將纖維表面浸潤劑去除,同時(shí)減小對(duì)石英纖維的損傷。但是如何除去浸潤劑,去除浸潤劑前后石英纖維表面形貌、成分的變化,性能的變化方面的研究目前尚未見到報(bào)道。

有學(xué)者 研究了石英纖維表面浸潤劑的去除方法,對(duì)不同手段處理后的石英纖維做了SEM、XPS分析,比較了處理前后石英纖維的拉伸強(qiáng)度的變化。結(jié)果表明,高溫?zé)崽幚砟鼙容^完全去除石英纖維的表面浸潤劑,石英纖維的強(qiáng)度對(duì)熱處理溫度比較敏感。