Tìm hiểu, nghiên cứu về xơ ceranic (xơ gốm) và ứng dụng của xơ gốm trong sản xuất tấm đệm cách nhiệt

HP: VẬT LIỆU MỚI TRONG DỆT MAY TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: VẬT LIỆU MỚI TRONG DỆT MAY Đề tài: Tìm hiểu, nghiên cứu xơ ceranic (xơ gốm) ứng dụng xơ gốm sản xuất đệm cách nhiệt Nguồn gốc, cấu trúc xơ  Giới thiệu o Xơ sợi Ceramic định nghĩa xơ thuộc loại vật liệu chịu lửa, đa tinh thể (polycrystalline refractory fibre) mà thành phần gồm có oxit kim loại, cacbua kim loại, nitrua kim loại hỗn hợp khác o Từ năm 1950 phát triển công nghệ hàng khơng vũ trụ, luyện kim, hạt nhân hóa học đòi hỏi vật liệu xơ chịu nhiệt độ cao có sức kháng nhiệt cao xơ sợi thủy tinh o Xơ sợi Ceramic bắt đầu phát triển từ 1980 dựa alumina (nhôm oxit Al2O3) silicat alumina silicon cacbua (silicon carbide) Hình ảnh xơ gốm  Đặc điểm xơ o Các sợi gốm đường kính lớn với đường kính 100µm tạo cách lắng đọng hóa học (CVD) phương pháp biểu mô tăng trưởng từ tan chảy lực lượng tiếp viện tiềm năng. Các ứng dụng dự kiến tuabin khí, hàng không mặt đất, nhiệt HV: TRẦN THỊ HOA HP: VẬT LIỆU MỚI TRONG DỆT MAY trao đổi, tường ngăn cho lò phản ứng nhiệt hạch, sử dụng cho mà không cần ma trận lọc nén cho khí nhiệt độ cao o Đối với tất ứng dụng này, cấu trúc phải chịu cao nhiệt độ, khơng bao gồm việc sử dụng sợi hữu thủy tinh. Sự oxy hóa mơi trường ăn mịn cấu trúc phải hoạt động Không sử dụng sợi carbon, loại sợi bị phân huỷ 300 ° C o Sợi gốm chịu điều kiện khắt khe thường cần thiết để chống lại tải học tĩnh động nhiệt độ cao, Lý tưởng nhất, sợi gốm phải thể đủ độ mềm dẻo để tạo hình tạo cách dệt sau bị ma trận xâm nhập. Điều đạt với gốm sứ có moduli Young cao, sợi có đường kính đủ nhỏ, độ mềm dẻo liên quan đến nghịch đảo lũy thừa thứ tư đường kính. Đường kính đơn đặt hàng 10µm thường u cầu cho vật liệu gia cố gốm, với với mức căng thẳng đến thất bại khoảng 1%. Như lựa chọn vật liệu gốm áp đặt mô-đun Young 200GPa trở lên, điều ngụ ý tem phòng- cường độ nhiệt độ GPa.  o Độ ổn định học khả chống rão 1200 ° C thường yêu cầu Gốm số lượng lớn nhôm cacbua silic sử dụng rộng rãi độ cứng đặc tính học nhiệt độ cao tốt khơng khí; Tuy nhiên, chúng thường yếu diện khuyết tật có kích thước nghiêm trọng. Các độ bền thấp vật liệu tăng lên đáng kể gốm sứ dạng sợi mảnh cấu trúc vi mơ sợi mịn nhiều, cấu tạo từ hạt nhỏ micromet. Điều loại trừ tồn khuyết tật lớn. Các yêu cầu để tái tạo hiệu suất cao o Do đó, lực lượng thực đồ gốm số lượng lớn chuyển tạo thành sợi. Tuy nhiên, đường kính nhỏ cần thiết cho sợi quy trình sản xuất tạo cấu trúc vi mô cụ thể không thiết phải gốm sứ số lượng lớn HV: TRẦN THỊ HOA HP: VẬT LIỆU MỚI TRONG DỆT MAY o Các quy trình thơng thường để sản xuất đồ gốm số lượng lớn, bao gồm nén bột thiêu kết, kéo dài thành sợi mịn o Sợi polyme nhiệt dẻo sợi thủy tinh thu cách kéo sợi vẽ từ tan chảy thành phần cuối mong muốn, trình loại trừ vật liệu chịu lửa điểm nóng chảy chúng vượt 2000 ° C. Việc sản xuất sợi gốm mịn đòi hỏi phải kéo sợi chất xơ hữu tiền chất khoáng, sau xử lý nhiệt nhiệt phân thời gian ngắn. Các sợi gốm cho nhiệt độ cao ứng dụng cấu trúc thương mại hóa vào đầu năm 1980 kể từ đó, sợi trải qua thay đổi cải tiến lớn Tính chất , phương pháp sản xuất xơ 2.1 Chế tạo sợi dựa cacbua silic u cầu chung o Sợi SiC có đường kính mịn làm từ sợi tiền thân kéo thành sợi từ nóng chảy polyme organosilicon, chẳng hạn polycarbosilan (PCS) dẫn xuất nó. Họ polyme chủ yếu hình thành từ vòng sáu nguyên tử Si C, định hình trước kiến trúc cấu trúc blende- thời hạn SiC. Các nhóm metyl nguyên tử hydro ghép vào vòng và, phần, sợi sau chuyển đổi thành sợi gốm cách nhiệt phân 1200° C.  o Tuy nhiên, trước q trình diễn ra, liên kết chéo sợi tiền chất cần thiết để tránh làm mềm nóng chảy sợi q trình nhiệt phân. Sự lựa chọn polyme tiền thân quy trình liên kết chéo có ảnh hưởng lớn đến kết cuối vị trí cấu trúc vi mơ sợi gốm Xơ đóng rắn q trình oxy hóa o Yajima báo cáo việc chế tạo sợi dựa SiC mịn đồng nghiệp ông Nhật Bản vào năm 1970 2 và thương mại hóa theo tên của sợi Nicalon bởi Nippon Carbon vào đầu năm HV: TRẦN THỊ HOA HP: VẬT LIỆU MỚI TRONG DỆT MAY 1980 Chúng sản xuất từ sợi PCS để đạt liên kết chéo cách xử lý nhiệt khơng khí khoảng 200 ° C. Liên kết Si – H C – H bên bị oxy hóa liên kết Si – O – Si Si – O – C tạo cặp liên kết chuỗi polyme. Q trình đóng rắn đưa oxy vào cấu trúc sợi tiền chất có nhóm bên hydro metyl ngồi Si – C chuỗi chính. Sự sai lệch so với stichiome- cố gắng giảm trình xử lý nhiệt hydro- gen, ơxít cacbon ankin khoảng từ 300 đến 900 ° C. Tuy nhiên, sau nhiệt phân khoảng 1200 ° C, lượng oxy đáng kể (12% trọng lượng) cacbon dư (C at / Si at = 1,3) cịn gốm. Các sợi thu được mơ tả sợi dựa SiC, bề chúng ance tính chất học khơng phải đặc tính mong đợi từ SiC. Các NL-200 Nicalon sợi, đại diện loại sợi gốm này, có đường kính 14µm, dạng thủy tinh nửa so với SiC số lượng lớn chúng thể đặc tính leo thang nhiều quan sát từ 900 ° C. Điều giải thích cấu trúc vi mơ sợi. Chỉ 55% chất xơ cấu tạo β-SiC, có dạng hạt khoảng nm.  o Oxy, đưa vào q trình đóng rắn, hình thành với cacbon silic, pha Si – C – O bền vững chiếm 35 đến 40% sợi theo trọng lượng, phần lại sợi bao gồm hạt carbon tự do. Pha Si – C – O cản trở phát triển hạt làm cho hạt bị rão. Giai đoạn bắt đầu phân hủy từ 1200 ° C. Carbon oxy dư thừa bị dạng oxit cacbon khơng có đơng đặc phần cịn lại phát triển o SiC ngũ cốc làm cho chất xơ mạnh. Sự suy thoái sợi nhanh mơi trường trơ khơng khí bên ngồi lớp silica hình thành q trình oxy hóa làm chậm q trình khí phân hủy. Tuy nhiên, bọt khí CO hình thành SiC / SiO 2 giao diện làm giảm độ bền sợi HV: TRẦN THỊ HOA HP: VẬT LIỆU MỚI TRONG DỆT MAY Hình thái đứt gãy của Nicalon NL-200 gốc SiC đóng rắn oxy chất xơ Sợi có đường kính 14µm có dạng thủy tinh xuất quan sát SEM (kính hiển vi điện tử quét) Xơ bảo dưỡng cách chiếu xạ o Việc cải tiến sợi dựa SiC yêu cầu loại bỏ oxy từ cấu trúc. Điều đạt nhờ Nippon Carbon cách chiếu xạ- sợi PCS tiền thân ating với chùm điện tử MeV. Si nguyên tử C ngồi gốc hình thành phản ứng tái tổ hợp gốc-gốc cho phép chuỗi liên kết chéo mà khơng có oxy. những Hi- Sợi Nicalon 5 bị nhiệt phân lên đến khoảng 1400 ° C. Hàm lượng oxy giảm xuống 0,5% trọng lượng sợi chứa nhiều carbon tự (C at / Si at = 1.39) oxit cacbon rời khỏi sợi q trình xử lý nhiệt HV: TRẦN THỊ HOA HP: VẬT LIỆU MỚI TRONG DỆT MAY Loại sợi Bả ng tín h Si-C Nhà chế tạo Thương hiệu Thành phần Đường (wt%) kính(µ m) Tỉ trọng (g/m3 Lực kéo (Gpa) Nippon Nicalon 56,6% Si 14 2,55 Cacbua NLM 202 31,7% C 11,7% O Nippon HiNicalon 62,4% Si 14 Cacbua Modulus (Gpa) 2.0 Sức căng đến đứt (%) 1,05 2,74 2,6 1,0 263 190 37,1% C 0,5% O Ube Industries Tyranno Lox-M 54,0% Si 31,6% C 12,4% O 2,0% T 8.5 2,37 2,5 1,4 180 Ube Industries Tyranno Lox-E 54,8% Si 37,5% C 5,8% O 1,9% T 11 2,39 2,9 1,45 199 Nippon Carbon HiNicalon Type-S 68,9% Si 30,9% C 0,2% O 13 3.0 2,5 0,65 375 Ube Industries Tyranno SA1 SA3 SiC Al