Introduktion

Kvartsfibrer är en oorganisk fiber gjord av kvarts med hög renhet eller naturliga kristaller, med diametrar som vanligtvis sträcker sig från flera mikrometer till tiotals mikrometer. De behåller vissa egenskaper och egenskaper hos fast kvarts och är utmärkta material för hög temperaturbeständighet. Kvartsglasfiber har en SiO2-massfraktion på över 99,9 %. Dess högtemperaturprestanda är överlägsen den hos fibrer med hög kiseldioxidhalt, med en långtidsanvändningstemperatur som når upp till 1200 ℃ och en mjukningspunkt så hög som 1700 ℃. Dessutom har den höga elektriska isoleringsegenskaper, brännmotstånd, termisk chockbeständighet, utmärkta dielektriska egenskaper och god kemisk stabilitet. Följaktligen spelar kvartsfibrer en betydande roll inom militär, nationellt försvar, flyg- och rymdindustri, som används vid tillverkning av föremål som raketmunstycken och termiska skyddsanordningar för flygindustrin.

Förberedelse

Metoderna för att producera kvartsfibrer inkluderar:

1. Smälta kvartsstavar eller -rör med en väte-syre låga och sedan blåsa dem till fibrer med en väte-syre låga för att producera kvartsull med en diameter på 0,7～1μm?

2. Formning av korta fibrer och deras filtskivor genom att smälta kvarts med en låga och använda höghastighetsluftflöde;

3. Mjuka upp kvartsfilament eller stavar med konstant hastighet genom en väte-syrelåga eller gaslåga och dra dem sedan snabbt till långa fibrer.

Relaterad forskning

Termisk skademekanism av kvartsfibrer

Kvartsfibrer fungerar ofta i högtemperaturmiljöer. Vid höga temperaturer tenderar kvartsfibrer att genomgå termisk nedbrytning, vilket påverkar deras höga temperaturprestanda. Det finns omfattande forskning om högtemperaturfasförändringar hos kvartsmaterial, men få rapporter om den termiska skademekanismen hos kvartsfibrer.

Forskare har studerat fasomvandlingen under höga temperaturer, förändringarna i ytmikrostruktur och deras effekter på mekaniska egenskaper genom att ge teoretiskt stöd för att förlänga livslängden för kvartsglasfibrer och bredda deras användningsområde.

Resultaten visar att minskningen av kvartsfiberstyrkan kan delas in i två steg:

1. I intervallet under 600 ℃, på grund av förångningen av ytbehandlingsmedlet i kvartsfibrerna, minskar diametern gradvis, och defekter som sprickor, remsor och ärr blir gradvis uppenbara, vilket leder till en långsam minskning av draghållfasthet hos kvartsfibrerna;

2. Inom intervallet 600～1000 ℃, ytbehandlingsmedlet har redan förflyktigat helt. Under uppvärmning och nedkylning, på grund av termisk stress, börjar remsorna att bukta och ärren lossna, vilket skapar nya ytsprickor och defektplatser. Ju högre temperatur, desto mer uttalad avskalning av remsor och ärr, vilket är en viktig faktor som orsakar minskningen av styrkan hos kvartsfibrer vid detta temperaturintervall, vilket resulterar i en signifikant minskning av styrkan hos kvartsfibrer behandlade vid 600～1000 ℃.

Ytbehandling av kvartsfibrer

Kvartsfibrer, som är glasfibrer med en hög SiO2-halt, uppvisar utmärkta prestanda och används i stor utsträckning i områden med speciella materialkrav, såsom biomedicinska katetrar och avgasbehandling. På senare år, på grund av deras enastående mekaniska och dielektriska egenskaper, används de alltmer inom flyg- och flygfält, särskilt i högtemperaturantennhuvsystem. För närvarande fokuserar forskning på kvartsfibrer huvudsakligen på deras kristallisationsprestanda och ytbeläggningsmodifieringar. Keramiska matriskompositmaterial för antennhuvar med ultrahögt Mach-tal använder ofta kontinuerlig kvartsfiberförstärkning. För att bibehålla kvartsfibrernas buntbarhet för vävning måste ett nedsänkningsmedel tillsättas under fiberproduktionsprocessen. Huvudkomponenten i nedsänkningsmedlet är organiskt material. Keramiska matrisantennhuvar kräver i allmänhet vakuum eller skyddande atmosfär högtemperaturbehandling för att erhålla den slutliga produkten, sålunda kommer det organiska materialet att karbonas, och närvaron av fritt kol kan allvarligt påverka de dielektriska egenskaperna hos antennhuven. Därför, vid framställning av kvartsfiberförstärkta keramiska matrisantennhuvmaterial, måste ytnedsänkningsmedlet från fibern avlägsnas samtidigt som skador på kvartsfibrerna minimeras. Det finns dock ännu inga rapporter om hur man tar bort nedsänkningsmedlet, förändringarna i ytmorfologi och sammansättning före och efter borttagning och förändringar i prestanda.

Vissa forskare har undersökt metoder för att ta bort ytsänkningsmedlet från kvartsfibrer, genomfört SEM- och XPS-analyser på kvartsfibrer som behandlats på olika sätt och jämför förändringarna i draghållfasthet före och efter behandling. Resultaten indikerar att högtemperaturvärmebehandling kan mer fullständigt avlägsna ytdoppningsmedlet från och styrkan hos kvartsfibrer är känslig för värmebehandlingstemperaturen.