氧化鋁纖維具有一般陶瓷纖維的高強(qiáng)度、高模量、熱導(dǎo)率小、熱膨脹系數(shù)低、抗化學(xué)侵蝕能力、超常的耐熱性和耐高溫氧化性等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的性價(jià)比和商業(yè)價(jià)值，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、民用復(fù)合材料領(lǐng)域。控制氧化鋁纖維生產(chǎn)的不同工藝過程，可得到性質(zhì)不同適用于不同應(yīng)用的高性能纖維產(chǎn)品。在使用中通常把氧化鋁纖維和普通硅酸鋁纖維按不同比例混合，制成板、氈、磚、標(biāo)異預(yù)制件等，成為以適應(yīng)不同用途和強(qiáng)度需要的氧化鋁纖維制品。

一、氧化鋁纖維的應(yīng)用

工業(yè)高溫爐窯

氧化鋁短纖維具有突出的質(zhì)量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、熱導(dǎo)率低、熱容小及耐機(jī)械振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)熱系數(shù)和容重分別只有傳統(tǒng)耐火材料的1/10和1/15，綜合性能好，是理想的節(jié)能增效耐火材料，用于工作溫度高于1400℃的鋼鐵工業(yè)各種熱處理爐、陶瓷燒成窯、石油化工中的裂解爐、燃燒爐等的隔熱爐襯材料。不僅可以減輕爐體質(zhì)量，還可提高控溫精度，減少爐壁散熱，保溫性能好，蓄熱量少，熱惰性小，具有良好的熱輻射能力和紅外加熱效應(yīng)，比一般的耐火磚或高溫涂料節(jié)能效果顯著。生產(chǎn)實(shí)踐證明，應(yīng)用于連續(xù)加熱工業(yè)爐可節(jié)能15%以上，用在間歇式工業(yè)加熱爐可節(jié)能30%以上，同時(shí)可提高生產(chǎn)率和改善產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)爐體結(jié)構(gòu)輕型化、大型化。多晶氧化鋁纖維在高溫工業(yè)爐、加熱裝置及高溫管道應(yīng)用將替代部分其他耐火絕熱材料，具有優(yōu)異的性價(jià)比和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

航空航天

美國“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)隔熱板襯墊用的是 Saffil 氧化鋁纖維，能經(jīng)受1600℃的高溫。當(dāng)航天飛由太空返回大氣層時(shí)，這種襯墊會(huì)防止熱通過隔熱板之間的間隙進(jìn)入防熱罩內(nèi)。Saffil 氧化鋁纖維還可用于鋁合金活塞，優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)溫度上升時(shí)膨脹較小，比純合金減少約25%，使活塞和汽缸之間磨合接觸良好，可節(jié)省燃料。氧化鋁纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的空射導(dǎo)彈用固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，其爆破壓強(qiáng)和鋼材相同，質(zhì)量則比鋁合金還減輕11%。氧化鋁長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料主要應(yīng)用于直升飛機(jī)的傳動(dòng)裝置等承受高負(fù)荷的機(jī)械零件和高溫高速旋轉(zhuǎn)零件，以及有輕量化要求的航空航天高功能構(gòu)件。此外，還可應(yīng)用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管，使噴管設(shè)計(jì)大大簡化，部件數(shù)量減少50%，質(zhì)量減輕50%。多晶耐火氧化鋁纖維也應(yīng)用于宇航導(dǎo)彈和原子能領(lǐng)域，用作核反應(yīng)堆及航天飛機(jī)的隔熱材料、輕合金的增強(qiáng)材料等。

交通運(yùn)輸

氧化鋁纖維增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度和耐磨、耐熱沖擊能力及低的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)良性能，已在汽車活塞槽部件和旋轉(zhuǎn)氣體壓縮機(jī)葉片中得到應(yīng)用，有利于改善汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能，提高發(fā)動(dòng)機(jī)使用效率和燃燒速率，減少廢氣排放量。氧化鋁纖維材料可用于汽車廢氣設(shè)備上作陶瓷整體襯，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。目前，全國汽車保有量超過7000萬輛，汽車尾氣排放已經(jīng)成為一些大城市的頭號(hào)空氣污染源，占總污染源的50%以上。近年來，由于環(huán)保要求的不斷提高，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)必須達(dá)到歐Ⅲ甚至歐Ⅳ的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，因此尾氣溫度需要提高到1100℃左右，而傳統(tǒng)的可膨脹型陶瓷蛭石襯墊最高使用溫度約900℃，很難滿足低排放要求。采用氧化鋁短切纖維來制成的密封襯墊，具有小直徑，無渣球，良好的耐熱性和高溫抗蠕變性能，能達(dá)到最高使用溫度的要求，符合國內(nèi)汽車低排放的發(fā)展要求

新型復(fù)合材料

由于氧化鋁纖維與金屬基體的浸潤性良好，界面反應(yīng)較小，其復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐磨性、硬度均有所提高，熱膨脹系數(shù)降低。氧化鋁纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料成為裝甲車、坦克發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的理想材料。美國陸軍采用氧化鋁纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造坦克履帶板，使重量從鑄鋼的544kg下降到272~363kg。采用高強(qiáng)度、高彈性的氧化鋁纖維與陶瓷基體復(fù)合技術(shù)，能得到韌性優(yōu)良的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料，可明顯提高陶瓷產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，帶動(dòng)高技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。氧化鋁纖維與樹脂基體結(jié)合良好，比玻璃纖維的彈性大，比碳纖維的壓縮強(qiáng)度高，所以氧化鋁樹脂復(fù)合材料正逐步在一些領(lǐng)域取代玻璃纖維和碳纖維。特別是在文體用品方面，氧化鋁纖維復(fù)合材料可制成色彩鮮艷的高強(qiáng)度釣魚桿、高爾夫球、滑雪板、網(wǎng)球拍等。

其它領(lǐng)域

氧化鋁纖維由于良好的耐化學(xué)腐蝕性能，可用于環(huán)保和再循環(huán)技術(shù)領(lǐng)域。如處理電子廢料的焚燒爐設(shè)備，歷經(jīng)多年運(yùn)轉(zhuǎn)，爐內(nèi)氧化鋁纖維仍能顯示出其優(yōu)良的抗各種有害物腐蝕的性能。利用氧化鋁纖維抗硫化氧化腐蝕、抗熱震，長壽命的特點(diǎn)生產(chǎn)的高溫過濾管，應(yīng)用800～900℃煤氣或煙氣環(huán)境中，可滿足增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)(PFBCCC)和整體式煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電技術(shù)中的高溫氣體過濾要求。氧化鋁纖維柔軟、彈性好，還是理想的密封材料，由于具有絕緣、消音、抗氧化、耐油和耐水性能，施工方便，因此在冶金、建材、石油、化工、船舶、電力、消防、家電、汽車、船舶、軍工、機(jī)械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在一些高尖端科技領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了突破性進(jìn)展。最近，也有研究人員開始將氧化鋁長纖維用于熱核反應(yīng)堆冷卻換熱裝置的襯里。目前使用氧化鋁纖維為主要原料的成型產(chǎn)品有氧化鋁纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料活塞、氧化鋁纖維催化劑有機(jī)廢氣處理器、氧化鋁纖維燃?xì)獯呋紵椛淦?、耐火隔熱纖維砌塊等，可應(yīng)用于鋁基復(fù)合材料增強(qiáng)劑、隔熱隔音材料等領(lǐng)域。

二、氧化鋁纖維的發(fā)展

1、加快工程化研發(fā)

由于氧化鋁纖維材料科技含量高，技術(shù)難度大，門欖高，因此具有較強(qiáng)的持久競(jìng)爭力。同時(shí)市場(chǎng)容量大，產(chǎn)品附加值高，各國各企業(yè)都在獨(dú)立研究開發(fā)，并實(shí)行非常嚴(yán)格的技術(shù)保密。因此應(yīng)加大這方面的研發(fā)力度，進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研多部門的技術(shù)合作，解決氧化鋁纖維制備過程中的技術(shù)難題，研發(fā)出適合每一步產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)和設(shè)備，帶動(dòng)國內(nèi)高技術(shù)陶瓷纖維產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。

2、改進(jìn)生產(chǎn)工藝

在氧化鋁纖維生產(chǎn)過程中，以凝膠濃縮物或晶體的形式存在的可紡產(chǎn)物，在需要紡絲時(shí)，可用水或其他溶劑溶解到一定的黏度，經(jīng)過紡絲機(jī)可以紡出連續(xù)纖維，以實(shí)現(xiàn)氧化鋁纖維連續(xù)化生產(chǎn)，這樣既可生產(chǎn)短纖維，也可以生產(chǎn)長纖維，有利于擴(kuò)大氧化鋁纖維的應(yīng)用范圍和適應(yīng)性。單純的氧化鋁纖維尤其是 α-Al2O3 纖維的力學(xué)強(qiáng)度還不夠理想，因此，一方面要進(jìn)一步提高纖維強(qiáng)度，需要在研制開發(fā)中引入一定的其他元素，以提高其力學(xué)性能。另一方面還要提高氧化鋁纖維的純度和產(chǎn)品質(zhì)量，減少雜質(zhì)，可以減少纖維缺陷，從而提高其強(qiáng)度。同時(shí)還要改進(jìn)制備工藝，加強(qiáng)對(duì)氧化鋁纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料性能優(yōu)化的研究。

3、提高技術(shù)水平

氧化鋁纖維應(yīng)具有明確的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)定位，并形成相關(guān)的上下游產(chǎn)業(yè)鏈，帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，從而形成一個(gè)穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)群和新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。生產(chǎn)廠家可開發(fā)生產(chǎn)適合不同類型、不同溫度范圍及不同使用條件的氧化鋁纖維組件，以滿足不同領(lǐng)域應(yīng)用的需求。應(yīng)用技術(shù)與生產(chǎn)技術(shù)同步發(fā)展，重視應(yīng)用技術(shù)開發(fā)隊(duì)伍的建設(shè)，自主設(shè)計(jì)產(chǎn)品應(yīng)用解決方案，形成一套完整的市場(chǎng)推廣體系，開拓氧化鋁纖維生產(chǎn)和應(yīng)用的新局面。