Kvarca šķiedra ar augstu tīrības pakāpi, augstu temperatūras izturību, ablācijas izturību, zemu siltumvadītspēju, termiskā trieciena izturību, viļņu pārraidi, lieliskām dielektriskām īpašībām un labu ķīmisko stabilitāti spēlē neaizstājamu lomu augstas klases ražošanas jomās, piemēram, kosmosa, elektronisko sakaru un optikas nozarē. Tomēr sagatavošanas process, sākot no dabīgas augstas tīrības kvarca rūdas līdz augstas veiktspējaskvarca šķiedras izstrādājumi, ir prasīga vispārējas meistarības sasniegšana, un to ietekmē dažādi faktori.
1. Izejvielas
Izejvielu izstrādē galvenā uzmanība tiek pievērsta tīrībai, daļiņu izmēram un gāzu ieslēgumiem. Attiecībā uz tīrību metālu piemaisījumi ir būtisks ietekmējošs faktors. Pat sārmu metālu, sārmzemju metālu vai pārejas metālu joni, kuru koncentrācija ir tikai dažas miljonās daļas, var būtiski ietekmēt kvarca šķiedru izstrādājumus: samazinot temperatūras izturību, padarot tos pakļautus deformācijai un bojājumiem augstās temperatūrās; izraisot kristalizāciju, paātrinot kvarca stikla pārveidošanos no amorfā stāvokļa uz kristobalīta kristālisku stāvokli augstās temperatūrās, izraisot šķiedras trauslumu un strauju izturības samazināšanos; un ietekmējot dielektriskās īpašības, jo piemaisījumu joni palielina dielektriskos zudumus, kavējot tā pielietojumu augstfrekvences elektronikā.
Izejvielu daļiņu izmērs un gāzu ieslēgumi nosaka saražoto kvarca stieņu burbuļu saturu. Kvarca stikla stieņi ar augstu burbuļu saturu kausējuma stiepšanas laikā ir pakļauti nodilumam un izraisa mikrodefektu palielināšanos kvarca šķiedras virsmā, kas zināmā mērā ietekmē gatavo kvarca šķiedras izstrādājumu kvalitāti un veiktspēju.
2. Kausējuma zīmējums
Cieta kvarca materiāla pārveidošana nepārtrauktās un vienmērīgās šķiedrās ir izšķirošs solis tā mikrostruktūras un mehānisko īpašību noteikšanā. Ņemot par piemēru kvarca stieņu vilkšanu, izmantojot oksiūdeņraža liesmu, ūdeņraža un skābekļa tīrība, spiediens un plūsmas ātrums, temperatūras kontrole un regulēšana, vilkšanas procesa maršruts un aprīkojums ir tiešie kvarca šķiedras produkta kvalitātes noteicošie faktori.
Kušanas temperatūru galvenokārt kontrolē sadegšanas gāzu plūsmas ātrums un spiediens. Ja kušanas temperatūra ir pārāk augsta, šķiedras ir pakļautas kušanai un lūzumiem; ja temperatūra ir pārāk zema, veidošanās spriegums palielinās, palielinot nodiluma un lūzuma iespējamību. Turklāt ļoti svarīga ir arī vides tīrība, jo viss stiepšanas process jāveic īpaši tīrā vidē. Jebkuras putekļu daļiņas gaisā, kas pieķeras šķiedras virsmai, kļūs par sprieguma koncentrācijas punktiem, ievērojami samazinot tās mehānisko izturību.
3. Mikrostruktūra
Stabilitātekvarca šķiedrasilgstošā augstas temperatūras vidē tieši ir atkarīga no to izturības pret kristalizāciju. Kā minēts iepriekš, kristalizācija ir kvarca šķiedru galvenais bojājumu mehānisms augstās temperatūrās. Kristalizācijas ātrumam ir eksponenciāla saistība ar temperatūru. Galvenie faktori, kas ietekmē kristalizāciju, ir šādi:
* Virsmas stāvoklis: Mikroplaisas, piesārņojums un nodilums uz šķiedras virsmas var kļūt par kristalizācijas sākumpunktu. Tāpēc virsmas apstrāde un aizsargpārklājums ir ļoti svarīgi.
* Mikrodefekti: Trausliem materiāliem, piemēram, kvarca šķiedrām, to izturība ir ārkārtīgi jutīga pret tādiem defektiem kā virsmas un iekšējās mikroplaisas, burbuļi un ieslēgumi. Pēcapstrādes procesi, piemēram, liesmas pulēšana un kodināšana ar skābi, var efektīvi dziedēt virsmas mikroplaisas un uzlabot izturību.
4. Izmēru maiņas līdzeklis
Kvarca šķiedras stiepšanas procesā uz šķiedras virsmas jāuzklāj īpašs virsmas apstrādes līdzeklis. Tas efektīvi ieeļļo šķiedras virsmu, efektīvi integrē šķiedras monofilamentus kūlī un maina šķiedras virsmas stāvokli. Tas ne tikai atbilst šķiedras prekursora turpmākās apstrādes prasībām, bet arī veicina saikni starp kvarca šķiedru un pastiprināto polimēru kompozītmateriālos.
Kvalitātekvarca šķiedras izstrādājuminetiek noteikts ar vienu soli, bet gan ar precīzu inženiertehnisko procesu, kas ietver visu izejvielu tīrības ķēdi, kausēšanas vilkšanas procesu, mikrostruktūras kontroli un pēcapstrādes tehnoloģiju.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 20. novembris
