榮盛耐材：玻璃態纖維在溫度條件下損壞機理

 一、析晶現象玻璃態纖維(我們目前使用的：普鋁纖維，高鋁纖維和含鋯纖維)是一種非晶體物質，玻璃是過冷的熔融體。高溫液體幾秒內驟冷，使原子不能按其規則排列而偏離平衡狀態，它具有比晶體纖維較高的內能。在熱力學上，玻璃是不穩定的，原子能自動重新排列，即結晶,向晶體態轉化。玻璃態物質在常溫下粘度大，內部原子的擴散和重新排列速度小，擴散的行程短，使玻璃態在常溫下有很大的相對穩定性;在動力學上，玻璃態纖維又是穩定的。隨著溫度的升高，纖維的粘度降低，原子擴散和規則化排列速度增大。玻璃態物質存在著原子(質點)“近程有序(原子團)"和“遠程有序"排列，近程有序中的原子布置接近于晶格排列形狀，遠程有序不接近晶格的排列形狀。所以在一定溫度條件下，玻璃態纖維析晶首先從近程有序的原子團中的晶核開始。
無序排列向有序排列的過渡，是一個能量釋放過程，這一點從差熱分析測定結果可以看出。幾種玻璃態纖維,在被加熱到980℃左右，都有較強的放熱峰現象，這種放熱現象是原子由無序排列轉變到有序排列伴隨能量釋放的結果。溫度繼續升高，再無其他放熱峰現象，因此該放熱峰出現的溫度應是莫來石析晶溫度。纖維的收縮是一個持續的過程，大部分的收縮量產生于承受高溫的初24小時以內。陶瓷纖維一直處于高溫下時，收縮便一直發生，纖維的這種收縮是由于單根纖維體的變化而造成的，單根纖維體的變化是由于玻璃態向晶體態轉變，轉變過程是原子或質點有規則排列，有規則排列造成空間縮小，纖維桿體積收縮。
硅酸鋁陶瓷纖維中，莫來石首先析出，在950℃開始出現。莫來石的形成與時間沒有很大的關系，但初始晶粒與時間和溫度均有關系，晶粒的尺寸隨時間和溫度的增長而長大。在1300℃時，單顆莫來石晶粒的尺寸比其在1100℃時的尺寸大4倍。方石英在1100℃以上時開始析出，開始的時間與溫度有關，溫度越高，方石英初始析晶時間越早，單顆石英的晶粒也越大。隨著晶粒的的長大，當其尺寸接近單根纖維的直徑時，陶瓷纖維桿表面出現凸凹不平即縮徑，單根纖維的強度將會變弱。這種時間-溫度的關系將會導致：長時間使用后纖維產品的強度變弱或變脆。 隨時間而持續不斷的收縮，將會降低纖維的有效長度，長期使用后將產生整體收縮。由于不均勻一致或不相似的晶粒生長，晶粒生長過程也是使得纖維卷曲進而收縮的主要原因。
二、收縮與損壞
纖維的收縮與損壞，是原因和結果的關系，而纖維的析晶與收縮也是原因和結果的關系。析晶和晶粒長大,是纖維在一定條件下微觀組織發生的變化過程,變化所導致的結果是纖維發生收縮，收縮是一項明顯的定量指標。
析晶過程是原子雜亂排列向規則排列的過渡過程，是一種松散型向致密型形成的過程。晶體的形成要增加表面能(因表面張力造成的能量)也屬于自由能的一部分。只要有條件,晶體總是要縮小自己的表面積，這也是晶粒長大的動力條件。對于固態物體來說,晶格化過程中，是多個晶格同時形成過程.質點向晶格內充填后，其原有位置無法由其他質點充填，在纖維的外觀表面形成凸凹不平，質點的重新布置，使纖維原整體性受到破壞，喪失原有的彈性結構，造成應力從縮徑處，晶界空位處釋放,纖維發生斷裂粉化。
微觀的收縮，在外觀上的累積更加明顯，使纖維制品單元接觸問縫隙增大，雖然在安裝時留有預壓縮量，但由于纖維失去彈性，補充受到限制。火焰將從單元接縫處竄入，造成錨固件及內層纖維受損而脫落。因此說，纖維收縮率是衡量纖維使用溫度和時間的一個重要條件，加熱時收縮率小于2.4%的溫度，應是玻璃態纖維的使用溫度。所以在應用技術中，在選定了纖維使用溫度同時也要兼顧加熱時間，兩者的值應是設計的可靠參數。