荣盛耐材：玻璃态纤维在温度条件下损坏机理(lǐ)

 一、析晶现象玻璃态纤维(我们目前使用(yòng)的：普铝纤维，高铝纤维和含锆纤维)是一种非晶體(tǐ)物(wù)质，玻璃是过冷的熔融體(tǐ)。高温液體(tǐ)几秒(miǎo)内骤冷，使原子不能(néng)按其规则排列而偏离平衡状态，它具有(yǒu)比晶體(tǐ)纤维较高的内能(néng)。在热力學(xué)上，玻璃是不稳定的，原子能(néng)自动重新(xīn)排列，即结晶,向晶體(tǐ)态转化。玻璃态物(wù)质在常温下粘度大，内部原子的扩散和重新(xīn)排列速度小(xiǎo)，扩散的行程短，使玻璃态在常温下有(yǒu)很(hěn)大的相对稳定性;在动力學(xué)上，玻璃态纤维又(yòu)是稳定的。随着温度的升高，纤维的粘度降低，原子扩散和规则化排列速度增大。玻璃态物(wù)质存在着原子(质点)“近程有(yǒu)序(原子团)"和“遠(yuǎn)程有(yǒu)序"排列，近程有(yǒu)序中的原子布置接近于晶格排列形状，遠(yuǎn)程有(yǒu)序不接近晶格的排列形状。所以在一定温度条件下，玻璃态纤维析晶首先从近程有(yǒu)序的原子团中的晶核开始。
无序排列向有(yǒu)序排列的过渡，是一个能(néng)量释放过程，这一点从差热分(fēn)析测定结果可(kě)以看出。几种玻璃态纤维,在被加热到980℃左右，都有(yǒu)较强的放热峰现象，这种放热现象是原子由无序排列转变到有(yǒu)序排列伴随能(néng)量释放的结果。温度继续升高，再无其他(tā)放热峰现象，因此该放热峰出现的温度应是莫来石析晶温度。纤维的收缩是一个持续的过程，大部分(fēn)的收缩量产生于承受高温的初24小(xiǎo)时以内。陶瓷纤维一直处于高温下时，收缩便一直发生，纤维的这种收缩是由于单根纤维體(tǐ)的变化而造成的，单根纤维體(tǐ)的变化是由于玻璃态向晶體(tǐ)态转变，转变过程是原子或质点有(yǒu)规则排列，有(yǒu)规则排列造成空间缩小(xiǎo)，纤维杆體(tǐ)积收缩。
硅酸铝陶瓷纤维中，莫来石首先析出，在950℃开始出现。莫来石的形成与时间没有(yǒu)很(hěn)大的关系，但初始晶粒与时间和温度均有(yǒu)关系，晶粒的尺寸随时间和温度的增長(cháng)而長(cháng)大。在1300℃时，单颗莫来石晶粒的尺寸比其在1100℃时的尺寸大4倍。方石英在1100℃以上时开始析出，开始的时间与温度有(yǒu)关，温度越高，方石英初始析晶时间越早，单颗石英的晶粒也越大。随着晶粒的的長(cháng)大，当其尺寸接近单根纤维的直径时，陶瓷纤维杆表面出现凸凹不平即缩径，单根纤维的强度将会变弱。这种时间-温度的关系将会导致：長(cháng)时间使用(yòng)后纤维产品的强度变弱或变脆。 随时间而持续不断的收缩，将会降低纤维的有(yǒu)效長(cháng)度，長(cháng)期使用(yòng)后将产生整體(tǐ)收缩。由于不均匀一致或不相似的晶粒生長(cháng)，晶粒生長(cháng)过程也是使得纤维卷曲进而收缩的主要原因。
二、收缩与损坏
纤维的收缩与损坏，是原因和结果的关系，而纤维的析晶与收缩也是原因和结果的关系。析晶和晶粒長(cháng)大,是纤维在一定条件下微观组织发生的变化过程,变化所导致的结果是纤维发生收缩，收缩是一项明显的定量指标。
析晶过程是原子杂乱排列向规则排列的过渡过程，是一种松散型向致密型形成的过程。晶體(tǐ)的形成要增加表面能(néng)(因表面张力造成的能(néng)量)也属于自由能(néng)的一部分(fēn)。只要有(yǒu)条件,晶體(tǐ)总是要缩小(xiǎo)自己的表面积，这也是晶粒長(cháng)大的动力条件。对于固态物(wù)體(tǐ)来说,晶格化过程中，是多(duō)个晶格同时形成过程.质点向晶格内充填后，其原有(yǒu)位置无法由其他(tā)质点充填，在纤维的外观表面形成凸凹不平，质点的重新(xīn)布置，使纤维原整體(tǐ)性受到破坏，丧失原有(yǒu)的弹性结构，造成应力从缩径处，晶界空位处释放,纤维发生断裂粉化。
微观的收缩，在外观上的累积更加明显，使纤维制品单元接触问缝隙增大，虽然在安装时留有(yǒu)预压缩量，但由于纤维失去弹性，补充受到限制。火焰将从单元接缝处窜入，造成锚固件及内层纤维受损而脱落。因此说，纤维收缩率是衡量纤维使用(yòng)温度和时间的一个重要条件，加热时收缩率小(xiǎo)于2.4%的温度，应是玻璃态纤维的使用(yòng)温度。所以在应用(yòng)技术中，在选定了纤维使用(yòng)温度同时也要兼顾加热时间，两者的值应是设计的可(kě)靠参数。