CN103572098A - 一种离心玻璃纤维用非均孔离心盘及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离心玻璃纤维用非均孔离心盘及其制备方法。该离心盘侧壁孔隙为非均孔结构，孔隙直径从离心盘侧壁底部至顶部逐渐增大，呈金字塔形状。与本来在侧壁上就具有梯度温差的玻璃液相平衡，使在离心盘中高速旋转的高温玻璃液可以沿离心盘侧壁孔隙均匀梯度甩出，使玻璃纤维直径分布更加均匀，纤维性能更好。并且该离心盘还具有良好的耐高温抗氧化性能、高温力学性能和高温工作寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种离心盘及其制备方法，尤其是涉及一种离心玻璃纤维用非均孔离心盘及其制备方法。
背景技术
采用离心喷吹工艺生产的玻璃纤维称为离心玻璃纤维。离心喷吹工艺是将熔融的玻璃液通过漏板引入到侧壁带有许多规则微孔的离心盘中，通过离心盘的高速旋转使玻璃液从离心盘侧壁孔隙中甩出，形成一次玻璃纤维，再通过高温燃气喷吹拉丝形成二次玻璃纤维，即离心玻璃纤维。离心玻璃纤维具有纤维直径细、导热系数低、吸声性能好、电绝缘性能好、弹性系数高、吸水率低、耐化学腐蚀和A级不燃等特点，被广泛的应用于机电、冶金、石油、化工、建筑和航空航天领域。离心盘是制造离心玻璃纤维的必须部件，离心盘在离心玻璃纤维生产时，需要承受离心机高速旋转下的离心力作用和约1000℃的高温玻璃液冲刷侵蚀。它的质量优劣和结构组成直接影响纤维质量。
1987年出版的《玻璃纤维》06期杂志中“生产玻璃棉用离心器合金的研究”(P15～20)一文中公开了德、美、法、日等国的离心盘成分和在国内实验的离心盘成分，其中组成分别为0.5％的C、32％的Cr、5％的W、10％的Fe、0.01％的B，余量为Ni的国产离心盘具有优良的综合性能，平均使用寿命可达250h，最长可达350h。
1995年出版的《钢铁研究学报》第7卷01期杂志中“玻璃棉离心器用高温耐蚀合金”(P34～39)一文公开了一种玻璃纤维离心盘，该离心盘直径为300mm，壁厚为5mm，在其圆周上分布着7000个1mm直径的小孔，它是以Ni-Cr为主并加以W、Mo、Nb及其它微量元素固溶强化制备而成。在980℃下，以2400rpm的速度高速旋转，该离心盘工作寿命可以达到500h。
目前国内市场上使用的大多数为上述均孔结构离心盘，即这种离心盘侧壁孔隙为均孔结构，孔径大小相同且规则，这种离心盘制备的玻璃纤维直径分布不均匀，并且当使用温度达到1050℃时，该离心盘工作寿命较低。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供了一种离心玻璃纤维用非均孔离心盘及其制备方法，该离心盘具有良好的耐高温抗氧化性能、高温力学性能和高温工作寿命，并且使用该离心盘制备的玻璃纤维直径分布均匀。
为实现本发明的目的采用的技术方案是：提供了一种离心玻璃纤维用非均孔离心盘，其特征在于其组成按质量百分比计为：8％～12％的Co，6％～10％的W，10％～14％的Cr，4％～6％的Al，4％～6％的Ta，2％～4％的Mo，2％～4％的Re，1％～2％的Ti，0.02％～0.3％的C，0.1％～0.5％的Hf，0.1％～0.5％的B，0.1％～0.5％的Ce，Y元素与Yb元素之和占总重量的0.1％～0.6％，其余为Ni。
所述原材料纯度均不小于99.95％，Y2O3和Yb2O3颗粒粒度小于100nm，Ce颗粒粒度小于100μm。
所述离心盘侧壁孔隙为非均孔结构，孔隙直径从离心盘侧壁底部至顶部逐渐增大，呈金字塔形状。
所述离心盘侧壁孔隙分布可分为2层～7层，优选4层。可选孔径范围为0.4mm～1.6mm。
本发明还公开了一种离心玻璃纤维用非均孔离心盘的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：
(1)以Ta为基体加入W和Hf真空熔炼为中间合金，配比为27.6％～49.6％的Ta，48％～71％的W和0.6％～4.8％的Hf；
(2)将上述的中间合金与8％～12％的Co，10％～14％的Cr，4％～6％的Al，2％～4％的Mo，2％～4％的Re，1％～2％的Ti，0.02％～0.3％的C，0.1％～0.5％的B，0.1％～0.5％的Ce，0.1％～1％的(Y+Yb)，其余为Ni，混合后，在行星式高能球磨罐中球磨2h～10h，料球比为1∶(3～5)，转速为80rad/min～160rad/min；
(3)采用真空熔炼浇铸工艺将上述球磨后的原料制备成圆盘，真空压力为0.001～0.1Pa，熔炼温度为1900℃～2200℃；
(4)将上述圆盘采用X射线探伤处理；
(5)将上述经过X射线探伤后，无内部缺陷的圆盘侧壁逐层进行打孔处理后制备得到离心玻璃纤维用非均孔离心盘，打孔处理方式可选数控电火花打孔或激光打孔，优选激光打孔。
应用效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)该离心盘以W、Ta、Re部分替代了传统的高Cr含量合金，具有熔点高、抗氧化性能好的优点。
(2)该离心盘以稀土铈(Ce)和纳米稀土氧化物氧化钇(Y2O3)和氧化镱(Yb2O3)复合弥散强化，通过纳米弥散强化颗粒可大大提高合金离心盘的高温力学性能。
(3)该离心盘侧壁孔隙采用非均孔结构，与本来在侧壁上就具有梯度温差的玻璃液相平衡，使在离心盘中高速旋转的高温玻璃液可以沿离心盘侧壁孔隙均匀梯度甩出，使玻璃纤维直径分布更加均匀，纤维性能更好。
附图说明
图1为本发明的一种离心玻璃纤维用非均孔离心盘的结构示意图，图中10为离心盘侧壁孔隙。
图2为本发明的一种离心玻璃纤维用非均孔离心盘的侧壁孔隙结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例
以21千克Ni、4.2千克Co、5.04千克Cr、2.1千克Al、1.26千克Mo、1.26千克Re、0.42千克Ti、0.084千克B、0.126千克Ce、0.21千克Y2O3和Yb2O3、5.55千克由61％W、38％Ta和1％的Hf组成的中间合金为原料，以料球为1∶4的比例，经过时间为4h，转速为100rad/min的高能球磨机球磨后，将原料在真空熔炼浇铸炉中熔炼成合金溶液并浇铸成圆盘，真空压力为0.001Pa～0.1Pa，熔炼温度为1900℃～2200℃。将浇铸的圆盘进行X射线探伤处理后，无内部缺陷的圆盘侧壁逐层进行激光打孔处理后制备得到离心玻璃纤维用非均孔离心盘。此离心盘直径为360mm，壁厚为5mm，在其侧壁周围分布着18000个小孔。离心盘侧壁孔隙分布分为4层，每隔6行孔隙为一层，第一层孔径为0.8mm，第二层孔径为0.7mm，第三层孔径为0.6mm，第四层孔径为0.55mm。
上述仅为本发明的单个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种离心玻璃纤维用非均孔离心盘，其特征在于其组成按质量百分比计为：8％～12％的Co，6％～10％的W，10％～14％的Cr，4％～6％的Al，4％～6％的Ta，2％～4％的Mo，2％～4％的Re，1％～2％的Ti，0.02％～0.3％的C，0.1％～0.5％的Hf，0.1％～0.5％的B，0.1％～0.5％的Ce，Y元素与Yb元素之和占总重量的0.1％～0.6％，其余为Ni。
2.根据权利要求书1所述的离心盘，其特征在于原材料纯度均不小于99.95％，Y2O3和Yb2O3颗粒粒度小于100nm，Ce颗粒粒度小于100μm。
3.根据权利要求书1所述的离心盘，其特征在于侧壁孔隙为非均孔结构，孔隙直径从离心盘侧壁底部至顶部逐渐增大，呈金字塔形状。
4.根据权利要求书1所述的离心盘，其特征在于侧壁孔隙分布可分为2层～7层，优选4层，可选孔径范围为0.4mm～1.6mm。
5.一种离心玻璃纤维用非均孔离心盘的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：
(1)以Ta为基体加入W和Hf真空熔炼为中间合金，配比为27.6％～49.6％的Ta，48％～71％的W和0.6％～4.8％的Hf；
(2)将上述的中间合金与8％～12％的Co，10％～14％的Cr，4％～6％的Al，2％～4％的Mo，2％～4％的Re，1％～2％的Ti，0.02％～0.3％的C，0.1％～0.5％的B，0.1％～0.5％的Ce，0.1％～1％的(Y+Yb)，其余为Ni，混合后，在行星式高能球磨罐中球磨2h～10h，料球比为1∶(3～5)，转速为80rad/min～160rad/min；
(3)采用真空熔炼浇铸工艺将上述球磨后的原料制备成圆盘，真空压力为0.001～0.1Pa，熔炼温度为1900℃～2200℃；
(4)将上述圆盘采用X射线探伤处理；
(5)将上述经过X射线探伤后，无内部缺陷的圆盘侧壁逐层进行打孔处理后制备得到离心玻璃纤维用非均孔离心盘，打孔处理方式可选数控电火花打孔或激光打孔，优选激光打孔。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SUZHOU V.I.P. NEW MATERIAL CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SUZHOU HONGJIU AVIATION HEAT PROTECTION MATERIAL SCIENCE + TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20140826 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140826 Address after: Taicang City, Yan Shan Xi Lu Suzhou 215400 Jiangsu province No. 136 Applicant after: SUZHOU V.I.P. NEW MATERIAL CO., LTD. Address before: 215400 Chengxiang City, Taicang Province town of the People South Road, No. 162, No. Applicant before: Suzhou Hongjiu Aviation Heat Proof Materials Technology Co., Ltd. |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chen Zhaofeng Inventor after: Chen Zhou Inventor after: Li Chengdong Inventor after: Zhou Jieming Inventor after: Zhang Juan Inventor before: Chen Zhaofeng Inventor before: Chen Zhou Inventor before: Zhang Juan |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191121 Address after: Room 2321, building 1, No. 268, Jiqingmen street, Gulou District, Nanjing City, Jiangsu Province Patentee after: Xu Lijiang Address before: Taicang City, Yan Shan Xi Lu Suzhou 215400 Jiangsu province No. 136 Patentee before: SUZHOU V.I.P. NEW MATERIAL CO., LTD. |