Модули из керамического волокна отличаются от других материалов и не подчиняются обычному принципу теплового расширения и сжатия. Наоборот, при нагреве до высоких температур они демонстрируют определённую усадку. Рассмотрим это явление с физической точки зрения.
Усадка керамического волокна при нагреве - важная характеристика, напрямую связанная с процессами кристаллизации и роста зерен. До начала кристаллизации огнеупорные волокна не сокращаются, но по мере повышения температуры до температуры кристаллизации волокна начинают сжиматься.
Начало кристаллизации сигнализирует о старте усадки и проявляется в виде так называемого процесса скручивания волокон. Скручивание или деформация отдельного волокна является механизмом, вызывающим усадку волоконного массива.
Рост зерен происходит, когда начинается выделение кристаллической фазы: формируются микроскопические кристаллические структуры, которые с увеличением времени и температуры растут.
По мере роста зерен, когда их размер приближается к диаметру отдельного волокна, прочность волокна снижается. Со временем усадка продолжается, сокращая эффективную длину волокна, и при длительном использовании наблюдается общая усадка всего изделия.
Стоит отметить, что при температуре 1200 °C волокна с высоким содержанием оксида алюминия (1400 °C класс) имеют большую усадку, чем 1260 °C класс; при 1400 °C ситуация меняется: скорость усадки 1400 °C класса становится меньше, чем у 1260 °C.
Таким образом, при практическом выборе материала необходимо учитывать не только рабочую температуру, но и коэффициент усадки при конкретной температуре, а не просто стремиться к максимальному температурному классу. Например, при температуре печи 1000 °C волокна класса 1260 (высокая чистота) демонстрируют лучшую эксплуатационную надёжность и долговечность по сравнению с 1400 °C волокнами с высоким содержанием алюминия. При 1200 °C оптимальный результат достигается при использовании волокон высокого алюминия и низкого содержания циркония.
