摘要：金属纤维具有优越的性能和良好的应用前景，注重对金属纤维性能特点及其产品开发的掌握，能够有效促进我国经济的可持续健康发展。本文首先简要介绍了金属纤维的性能特点，随后从金属纤维的制备方法及其产品的应用两个方面探讨了关于金属纤维产品开发的相关内容。希望这些观点能够促进金属纤维在我国民用、工业、军事等领域的开发和应用。
关键词：金属纤维；制备技术；机械加工
1金属纤维的性能特点
金属纤维是当前应用较为广泛的新型工程材料，相较于传统的纤维材料具有强度高、耐磨性高、导电导热性能优越、具备良好的烧结新的特征，并且该材料的制造工艺较为简单、经济成本较低，具有良好的性价比，能够广泛的应用民用工业和家电工艺的产品开发之中，已经问世，并受到社会的广泛的关注。金属纤维的最小直径能够达到0.5μm,长度能够到达几百米以上，而其机械性能主要取决与纤维坯件的性能与纤维的制造工艺。根据金属纤维的类型，可以将其分为拉拔纤维、切削纤维和熔断纤维，拉拔纤维的形态多为细长型，横截面为圆形且直径在2~8μm的区间范围之内，长度多为几十或几百米不等，典型代表为：不锈钢纤维、镍纤维等[1]。由于该类型的纤维多为拉拔工艺制成，因此其在拉伤强度方面具有优异的表现，其它纤维难以望其项背。相对而言，切削纤维横截面的形态就更为多样，拥有三角形、菱形等多种形态，且多为短纤维吗，当量直径在20~30μm之间，长度为2~30㎜不等，由于切削纤维在制备过程中，需要对其材料进行加工处理形成硬化效果，因而切削纤维的抗拉强度普遍较好，当延伸率较差。熔断纤维多属于异形纤维，横截面普遍为圆形或扇形，抗拉强度是最低的。
2金属纤维的产品开发
2.1金属纤维的制备方法
常用的金属纤维成形技术为：金属熔化高温喷射法、塑性变形法和切削加工法。金融熔化高温喷射法是指，依据熔融抽丝原理，将周期加热圆盘的圆周表面，浸入到金属融液之中，使融液在其表面发生凝固，随后高速转动圆盘，将凝固的金属以纤维状的形态连续抽出，进而制备出最小直径为0.025㎜纤维（图1）。另外，在圆盘圆周表面设置相隔一定距离的缺口槽，就能够获取相应长度的短纤维，并保障抗拉强度在380Mpa左右。方法制备出来的金属纤维具有提高混凝土强度的功能，与基体的粘接强度能够达到120Mpa以上。
图1 金融熔化高温喷射法
塑性变形法主要包括拉丝法、集束拉拔法等，拉丝法主要是利用硬质合金或金刚石制成的拉丝模进行制备，该工艺下的纤维直径为0.07~0.12㎜，集束拉拔法则是将多根金属丝用整合在一起进行集中拉丝，在该工艺下金属丝受到的拉力被分散，受损率较低。对于不锈钢纤维，其最小当量直径可以达到2μm且偏差率不大于2.5%,抗拉强度达到2500Mpa，断裂伸长率在0.8%～1.8%之间,具有较高的耐腐蚀性（图2）。切削加工法是指利用滚轮将一定厚度和宽度的薄钢带压制成特定的形状，随后借助高速旋转的铣刀将其加工为一定粗细的异形纤维，具有振动切削法、刮削法、单元车削发、冷轧成型剪切法等多种类型，工艺成本较低，切削加工法下处理的金属纤维，其尺寸规格通常为0.35*0.6*25㎜，当量直径为0.5㎜，拉力强度在615Mpa左右。
图2 集束拉拔法工艺流程图
2.2金属纤维产品的应用
2.2.1金属纤维过滤制品
金属纤维过滤制品主要指金属纤维毡，其制备技术是冶金学和纺织学学科交叉的产物。相较于传统的金属粉末过滤材料，金属纤维毡具有渗透性良好、过滤精度高、耐腐蚀、耐高温、可折叠等优势，被广泛用于化纤、聚脂薄膜、石油和液压等领域。另外，金属纤维毡还可以作为汽车安全气囊的重要过滤元件，当汽车受到撞击时，调整气体膨胀速度，过滤高温气体中的杂物并对其进行冷却处理，进而达到保护人体的作用[2]。
2.2.2金属纤维吸音制品
传统用于吸音的材料为金属多孔材料和非金属多孔材料，非金属多孔材料比较脆弱，容易发生折断现象，在实际的应用过程中会产生纤维灰尘，对周围的生态环境带来一定程度的污染，而无机纤维吸音板的耐候性与抗气流冲刷的能力又不足，导致其使用寿命较低，难以充分发挥其效能，因而，金属纤维多孔材料在吸音领域具有不可替代的作用，与其他形影材料相比，烧结金属纤维多孔材料同时具备强度高、耐腐蚀、耐高温等优势，能够在温度大于700℃，声压级小于140dB，气流马赫数小于0.1的极端恶劣环境下使用。特别是铝质纤维吸声材料能够广泛的应用于音乐厅、高架公路、地铁等吸音需求的场所（图3）。
图3 铝质纤维吸声材料
2.2.3金属纤维电磁波屏蔽制品
电磁波污染能够干扰人体机体组织内分子的原有电场，影响人民群众的身体健康，是世界公认的第四大污染公害。将金属材料与人造纤维或天然纤维进行混纺，能够充分发挥其导电性和防磁性，达到良好的电磁屏蔽效果，当混合仿制物中的金属纤维含量达到0.5%~5%时，可制成抗静电作业服，应用与易燃易爆场所或易产生粉尘的工作场所；当金属纤维含量达到5%~20%时可制成防静电地毯、防静电吸尘器、微波防护服和医疗手术服等；当金属纤维含量达到25%时，则可以制成高压带电作业服，服务于小于500kV交、直流电的作用。此外，金属纤维可以应用于军事领域，制成专业的伪装网，屏蔽可见光、中近红外线、紫外线和雷达侦查，实现对防雷达侦查的伪装遮障。
2.2.4金属纤维增强复合材料制品
金属纤维作为一种工程增强材料，将其与其他的建设材料进行结合，能够有效提高原始建设材料的性能，被广泛的应用与陶瓷材料的强化和纸钢的研制及生产之中。在陶瓷材料的强化方面，经过金属纤维增强的耐火材料能够具有优越的耐高温性和抗震性，将经过改良的耐火材料投入到具体的制造之中，能够有效延长锻造炉的使用寿命。在纸钢的研制方面，基于造纸法，将金属纤维混在纸浆之中开展相应的开发工作，在该模式下生产出来的纸钢，其厚度能够与真正的纸相媲美，达到零点几毫米的程度，利用树脂将几层薄纸钢片在一起，使其厚度达到2~3㎝，此时，纸钢的强度能够与钢材相当，能够广泛的应用与工业、建筑业、国防和军工以及日常生活等多个领域。另外，将金属纤维与混凝土进行的结合，能够有效提高混凝土材料的抗拉强度、弯曲强度、冲击强度和抗剥落性。
2.2.5金属纤维燃烧器
金属纤维燃烧器是一种新型的全预混表面燃烧式燃气燃烧器，相较于传统的陶瓷板、铁铬铝丝网等冲突的燃烧器，金属纤维燃烧器的污染物排放量较低，安全性能高且使用寿命更长，其全预混合多孔介质的表面燃烧方式能够减少一氧化碳的排放浓度，介质孔隙的细密性能够有效降低金属燃烧器的回火几率，并且金属纤维燃烧器还具备优质的抗腐蚀、抗氧化性、抗热冲击性和抗机械冲击性，不但可以应用于日常烹饪炒菜方面，还可以应用于冷凝式锅炉、纸张干燥和对沥青路面的加热等领域。其主要的工作原理为：将预先混合好的空煤气输送到燃烧器头部的空腔，随后借助分流板，将空煤气均匀的渗透到金属纤维的表面，使火焰在金属纤维的表面进行燃烧，以辐射和对流的方式向外传导热量[3]。
结论
综上所述，金属纤维作为高科技领域的新型纤维材料，具有良好的应用价值和应用价值，能够为我国的工业生产提供支持，促进我国经济的可持续健康发展。
参考文献
[1]石丹.金属纤维的生产方法、应用及展望研究[J].中国金属通报,2018(05):221-222.
[2]许佩敏,孙旭东,康彦.表面燃烧器用金属纤维制品的开发现状[J].产业用纺织品,2018,36(05):1-7.
[3]王建忠,汤慧萍,敖庆波.金属纤维多孔材料复合结构的声学性能[J].中国材料进展,2017,36(Z1):550-556+565.
论文作者:陈中前
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：金属纤维论文; 纤维论文; 材料论文; 多孔论文; 拉拔论文; 性能论文; 抗拉强度论文; 《电力设备》2018年第24期论文;