1、 大气对导热系数的影响
通常,纤维材料用于大气环境,孔隙中的气体为空气。因此,陶瓷纤维中气相的作用实际上是空气的隔热。然而,在某些情况下,当陶瓷纤维在真空、保护性大气或需要大气控制的环境中使用时,如氢气、一氧化碳和一些惰性气体,纤维产品的热导率会发生变化。气体的热导率与气体的成分有关。一般来说,气体的分子量越小,结构越简单,导热系数越大。
氢的导热系数最大,二氧化碳的导热系数最小。因此,如果安装常规空气气氛进行转换,将存在表面温度差异和结构上的一些隐患。在耐火材料厚度的设计中,需要考虑大气对导热系数的影响。
2、 气氛对纤维制品耐温性的影响
陶瓷纤维在氧化铝气氛和中性气氛中具有良好的化学稳定性。然而,当还原气氛、真空条件和窑气中含有硫化物、碱金属等物质时,化学稳定性较差,直接影响纤维的结晶和晶粒长大速率,降低陶瓷纤维的性能。
陶瓷纤维是一种多孔材料。多孔纤维耐火材料具有较大的比表面积,在烧结设备中容易受到有害气氛的侵蚀。其中,氢化合物和碳氢化合物起着最重要的作用。还原气氛中的主要过程是:SiO2从玻璃相或莫来石相还原;SiO2在真空环境中从玻璃相/莫来石相蒸发;
Al2O3和SiO2是陶瓷纤维的主要成分。在还原性气氛中,SiO2被还原,破坏陶瓷纤维的主要成分,破坏纤维产品;然而,Al2O3在氢等还原性方面非常稳定,因此在还原性气氛中选择的产品需要以Al2O3为主要成分的纤维材料。
大气中的硫酸盐、碱金属和V2O5也会影响陶瓷纤维使用温度的降低和损坏。硫酸盐存在于温度高于900°C的窑大气中,并侵蚀纤维。V2O5是一种催化剂。在其作用下,硫和硫化物可与纤维反应生成硫酸盐,对纤维造成严重损坏。此外,Na2O、K2O等碱金属会在800℃~900℃与陶瓷纤维制品发生反应,生成钠长石、白榴石等低熔点物质新相,加速晶体生长和纤维收缩致密化。
还原气氛中以Al2O3为主要原料的纤维制品(多晶莫来石/高铝纤维及Al2O3混合制品)碱金属气氛会在低温(800℃以下)排出这些物质,使烧结炉环境纯净。