[科普中国]-氧化锆耐火纤维

氧化锆耐火纤维(zirconia refractory fibre)是指主成分为ZrO2多晶体的隔热耐火材料。又名多晶氧化锆纤维或稳定ZrO2纤维。中国于1978年开始研制氧化铅耐火纤维，并很快取得成功。ZrO2耐火纤维价格昂贵，仅限于试验室批量试制，尚未大规模生产。

简介氧化锆耐火纤维(zirconia refractory fibre)是指主成分为ZrO2多晶体的隔热耐火材料。又名多晶氧化锆纤维或稳定ZrO2纤维。中国于1978年开始研制氧化铅耐火纤维，并很快取得成功。ZrO2耐火纤维价格昂贵，仅限于试验室批量试制，尚未大规模生产1。

工艺氧化锆耐火纤维的生产方法有两种，即胶体法和先驱体法。

1.胶体法

在氧氯化锆溶液中加入冰醋酸，使其反应，生成白色醋酸错沉淀，经脱水、烘干再制成醋酸锆溶液，然后加入稳定剂(一般用YCl3)经蒸发、浓缩制成粘度在5-35Pa·s范围的胶体，这种胶体可以用离心甩丝法或喷吹法成纤得到纤维坯体，坯体在100-110℃干燥，使纤维固化，随后在要求的温度下进行热处理。氧化锆纤维坯体在热处理过程中发生一系列物理化学变化：100-110℃时脱除物理水；200-300℃时脱去化学结合水和有机物挥发；420℃时锆盐开始分解；800-1000℃时ZrO2发生晶形转变；热处理的最终温度为1500-1600℃。

2.先驱体法

把粘胶纤维(或皂化醋酸纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维等)在一定浓度的稀盐酸或乙二胺溶液中浸泡，使纤维膨化，用离子交换水洗净膨化了的纤维，再把它浸泡到含有YCl3稳定剂的氧氯化锆(或醋酸锆，草酸锆)水溶液中，使锆盐进入有机纤维的分子“间隙”中，用离心或挤压法脱去表面吸附液，将含有错盐的有机纤维坯体置于特定条件的炉子中进行热处理，使有机物在不燃烧的情况下炭化及挥发，使锆盐分解成ZrO2，并与稳定剂起作用，使ZrO2稳定化，这徉就得到稳定的多晶ZrO2纤维2。

性能多晶ZrO2纤维的耐火性能好(ZrO2熔点2590℃)，热导率低，化学稳定性好，有较强的抗侵蚀性能。因此是一种优良的高温隔热材料，其性能见表12。

应用ZrO2纤维可以进一步加工成各种耐火纤维制品，用作高温、高效隔热材料。如用作各种高温电炉的内衬，熔融金属的过滤器，高温催化剂载体，喷气飞机和导弹的保护材料等。氧化铅耐火纤维的最高使用温度为1600℃3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学