氧化鋁纖維

氧化鋁纖維有長纖、短纖、晶須等多種形式，最高使用溫度為1100～1400℃。通常含有少量的二氧化硅、氧化硼和氧化鎂等組分。與碳纖維、金屬纖維等無機(jī)纖維比較，氧化鋁纖維具有高強(qiáng)高模、熱膨脹系數(shù)低、抗震性好、耐高溫氧化等優(yōu)點(diǎn)，在軍工、航天航空領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，美國等發(fā)達(dá)國家已將其作為航空、航天飛行器和民用汽車工業(yè)中先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)組件制備極具發(fā)展?jié)摿Φ暮蜻x材料之一。

1974年，英國ICI公司采用卜內(nèi)門法生產(chǎn)氧化鋁短纖維，商品名為Saffil纖維，生產(chǎn)的多晶纖維使用溫度可達(dá)1600℃。商業(yè)化的氧化鋁短纖都是采用溶膠-凝膠方法結(jié)合噴吹或離心成纖工藝制備的。1974年，美國3M公司成功開發(fā)連續(xù)氧化鋁基纖維——Nextel 312纖維。并在其基礎(chǔ)上，開發(fā)出了一系列連續(xù)氧化鋁基纖維產(chǎn)品，Nextel系列纖維已成為世界上最重要的連續(xù)氧化鋁纖維。其他商品化的連續(xù)氧化鋁基纖維還包括日本住友（Sumitomo）公司的Altex纖維、三菱礦產(chǎn)（Mitsui Mining）的Almax纖維和日本霓佳斯（Nichias）Rublion系列纖維。商品化的氧化鋁長纖維一般采用溶膠-凝膠結(jié)合干法成纖工藝制備。瘀漿法和有機(jī)聚合鋁法也曾被用于氧化鋁長纖的制備。

單晶α-氧化鋁纖維除具有以上多晶氧化鋁纖維的優(yōu)點(diǎn)外，還可克服多晶纖維因晶粒在高溫下長大而導(dǎo)致纖維性能下降的問題。單晶氧化鋁可以通過氣相法生長、熔融抽絲、前驅(qū)體法等獲得，但對工藝設(shè)備等要求苛刻，難于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 氧化鋁短纖維最初是為了代替石棉而研發(fā)的，但不久后便作為耐高溫絕熱材料而得到廣泛的應(yīng)用。1980年，豐田汽車公司首次使用Saffil纖維作為增強(qiáng)體材料制造了汽車用鋁活塞，此后Saffil纖維便成為制備輕金屬復(fù)合材料的重要增強(qiáng)纖維。氧化鋁短纖針刺成的針刺毯也用于汽車三元催化的襯墊材料，是已知唯一能滿足歐VI排放標(biāo)準(zhǔn)的襯墊材料。美國3M公司將Nextel系列連續(xù)氧化鋁基纖維按照不同的用途劃分為工業(yè)用氧化鋁纖維和復(fù)合材料用纖維兩大類。Nextel 312、440和550這3個(gè)牌號為工業(yè)用氧化鋁纖維，用作絕熱和防火屏障材料。Nextel 610和720牌號纖維則是為制備金屬基、陶瓷基和聚合物基復(fù)合材料而設(shè)計(jì)和開發(fā)的，制得的復(fù)合材料主要用于制作航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒室、活動(dòng)噴嘴和排氣管等構(gòu)件，在工業(yè)上也可以用來制作高溫氣體過濾器、高溫?zé)峤粨Q器、表面燃燒器等。