العوامل التي تؤثر في أداء وحدات الألياف السيراميكية
تتكون وحدات الألياف السيراميكية من ترسب الألياف السيراميكية الفضفاضة على حزام جامع، مما يخلق بطانية ألياف متساوية. ثم يتم معالجة هذه البطانية من خلال تقنية الخيط الثقب للحصول على بطانية ثقب الإبرة خالية من الرابطة، والتي يتم طيها وتعبئتها وتجميعها في وحدات. إن استقرار الحرارة لوحدات الألياف السيراميكية مرتبط بشكل وثيق بعوامل مثل قطر الألياف السيراميكية وسعة الحرارة النوعية والكثافة.
الألياف السيراميكية هي مواد خفيفة الوزن ذات هيكل أليافي ومقاومة حرارية. نظرًا لخفة وزنها ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية واستقرارها الحراري الجيد وتوصيلها الحراري المنخفض وحرارتها النوعية المنخفضة ومقاومتها للاهتزازات الميكانيكية، يتم استخدامها على نطاق واسع في صناعات مثل الهندسة الميكانيكية والميتالورجيا والهندسة الكيميائية وصناعة البتراء وصناعة السيراميك وصناعة الزجاج وصناعة الإلكترونيات.
المؤشرات الرئيسية في الألياف السيراميكية هي قطرها واستقرارها الحراري. في صناعة السيراميك، يتم استخدام بشكل شائع ألياف الألومينا (Al2O3) وألياف ثاني أكسيد السيليكون (SiO2). يتم تصنيفها في نطاقات استخدام مختلفة استنادًا إلى محتوى أليومينا (Al2O3)، ويتم إدخال مادة ثاني أكسيد الكروم (Cr2O3) لتعزيز خصائصها المقاومة للحرارة العالية والأكسدة. عمومًا، تظهر المنتجات الأليافية التي تحتوي على محتوى عالي من أكسيد الألومينا ومحتوى منخفض من الشوائب مثل أكسيد الحديد بلون أبيض نقي، في حين تظهر الألياف التي تحتوي على أكسيد الكروم لونًا أخضر.
الألياف السيراميكية عادةً ما تكون لديها قطر يتراوح بين 2 إلى 5 ميكرومتر، مع أطوال تتراوح بين 30 إلى 250 ملم. سطح الألياف ناعم وأسطواني. يمكن استخدام الألياف الأدق وأقل كثافة وذات الحرارة النوعية المنخفضة في درجات حرارة أعلى. قد تؤدي الألياف الأكبر حجماً والتي قد تحتوي على مزيد من الشوائب إلى أداء أقل رضا.
استقرار الحرارة للألياف السيراميكية مؤشر أساسي. منتجات مختلفة من ألياف أكسيد الألومنيوم (Al2O3) وألياف ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) لها نطاقات معينة من التقلص الخطي عند درجة حرارة 1260 درجة مئوية. كمية التقلص تؤثر مباشرة على استقرار الحرارة.
بسبب توصيلها الحراري المنخفض وكثافتها المنخفضة وخفة وزنها، يتم استخدام هياكل الدعم من الفولاذ الخفيف في تصميم وبناء الأفران، مما أدى إلى دخول عصر “الأفران الخفيفة”. الألياف السيراميكية لديها سعة تخزين حراري منخفضة، مما يجعلها مناسبة لعمليات التسخين والتبريد السريعة أثناء عمليات الحرق.
الألياف السيراميكية مرنة ويمكن معالجتها لتحويلها إلى منتجات تحتوي على مسطحات أو فتحات. كما أن لديها مقاومة جيدة للاهتزازات الميكانيكية والصدمات، وتظهر استقراراً كيميائياً نسبياً عالياً. وقد دفعت هذه المزايا بتطوير أنواع جديدة من الأفران ولعبت دوراً هاماً في تعزيز تقدم تكنولوجيا وصناعة السيراميك.