CN104370536B - 一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷及其制备方法，该特种陶瓷由以下重量份的原料组成：钙长石42-54、蓝晶石24-36、锆英石38-49、铝矾土22-34、氧化镁16-22、二硅化钼13-19、氧化镧2-4、氮化硅10-15、三氧化二铁5-10、硼化铪4-7、氧化钙11-17、氧化钍1-3、山梨糖醇5-8、油酸钠2-4、三异丙醇胺4-7、羧甲基菊粉钠3-5、水玻璃10-15、聚醋酸乙烯酯8-14、羟丙基二淀粉磷酸酯3-6、去离子水适量。本发明采用二硅化钼、氮化硅、硼化铪以及烧结工艺实现增加陶瓷的耐热性和增韧性能，同时采用大量的稳定氧化镧、氧化钙、氧化钍稳定剂，降低了烧结的温度和难度，同时稳定器性能，高温耐热温度达到2000-2500℃，高温耐热时间达到760-850h，韧性评价KIc为4-6；抗折强度400-600Mpa。
Description
技术领域
本发明涉及特种陶瓷制品，具体涉及一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷及其制备方法。
背景技术
新技术领域如:航天航空，核工业，新能源，国防军工等领域急需大量的新材料，特种陶瓷由于具有优良的耐热性能，介电性能，耐磨性能，隔热性能，压电性能，透光性能受到各国的广泛重视。耐热陶瓷就是其中的一个重要分支。传统的耐热陶瓷一般耐热温度低，且易碎。因此迫切需要对其进行改进，增强其韧性，让其使用范围更广，实用性变强。
发明内容
本发明的目的在于提供用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷及其制备方法，以改善传统耐热陶瓷制品的性能，提高其耐热温度，增加其韧性，
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷，该特种陶瓷由以下重量份的原料组成：钙长石42-54、蓝晶石24-36、锆英石38-49、铝矾土22-34、氧化镁16-22、二硅化钼13-19、氧化镧2-4、氮化硅10-15、三氧化二铁5-10、硼化铪4-7、氧化钙11-17、氧化钍1-3、山梨糖醇5-8、油酸钠2-4、三异丙醇胺4-7、羧甲基菊粉钠3-5、水玻璃10-15、聚醋酸乙烯酯8-14、羟丙基二淀粉磷酸酯3-6、去离子水适量。
一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钙长石、铝矾土、氧化镁、氮化硅、氧化镧、三氧化二铁混合均匀，粉碎，过500-800目筛后与山梨糖醇和油酸钠混合均匀，7000-8000rpm高速球磨至粒度达到1500-2000目，烘干，得超细粉A；
(2)将蓝晶石、锆英石、二硅化钼、硼化铪、氧化钙、氧化钍混合均匀，粉碎，过400-600目筛后与三异丙醇胺和羧甲基菊粉钠混合均匀，5000-6000rpm高速球磨至粒度达到1000-1500目，烘干，得超细粉B；
(3)将上述制得的超细粉A和超细粉B混合均匀，480-540℃煅烧2-4h；
(4)将水玻璃、聚醋酸乙烯酯和羟丙基二淀粉磷酸酯加入步骤(3)煅烧后的复合超细粉中，并采用喷雾法加入适量去离子水，搅拌均匀，得颗粒；
(5)将步骤(4)所得颗粒采用干压工艺进行坯体成型，压力为220-300MPa；
(6)将步骤(5)所得坯体进行常压高温1000-1200℃预烧5-6h，然后在1800-2000℃下烧结9-11h，即得成品。
本发明的有益效果：
本发明采用二硅化钼、氮化硅、硼化铪以及烧结工艺实现增加陶瓷的耐热性和增韧性能，同时采用大量的稳定氧化镧、氧化钙、氧化钍稳定剂，降低了烧结的温度和难度，同时稳定器性能，高温耐热温度达到2000-2500℃，高温耐热时间达到760-850h，韧性评价KIc为4-6；抗折强度400-600MPa。
具体实施方式
实施例1
一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷，该特种陶瓷由以下重量(kg)的原料组成：钙长石42、蓝晶石24、锆英石38、铝矾土22、氧化镁16、二硅化钼13、氧化镧2、氮化硅10、三氧化二铁5、硼化铪4、氧化钙11、氧化钍1、山梨糖醇5、油酸钠2、三异丙醇胺4、羧甲基菊粉钠3、水玻璃10、聚醋酸乙烯酯8、羟丙基二淀粉磷酸酯3、去离子水适量。
一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钙长石、铝矾土、氧化镁、氮化硅、氧化镧、三氧化二铁混合均匀，粉碎，过500目筛后与山梨糖醇和油酸钠混合均匀，7000rpm高速球磨至粒度达到1500目，烘干，得超细粉A；
(2)将蓝晶石、锆英石、二硅化钼、硼化铪、氧化钙、氧化钍混合均匀，粉碎，过400目筛后与三异丙醇胺和羧甲基菊粉钠混合均匀，5000rpm高速球磨至粒度达到1000目，烘干，得超细粉B；
(3)将上述制得的超细粉A和超细粉B混合均匀，480℃煅烧4h；
(4)将水玻璃、聚醋酸乙烯酯和羟丙基二淀粉磷酸酯加入步骤(3)煅烧后的复合超细粉中，并采用喷雾法加入适量去离子水，搅拌均匀，得颗粒；
(5)将步骤(4)所得颗粒采用干压工艺进行坯体成型，压力为220MPa；
(6)将步骤(5)所得坯体进行常压高温1000℃预烧6h，然后在1800℃下烧结9h，即得成品。
经试验测量得所述特种陶瓷耐热温度达到2400℃，高温耐热时间达到830h，韧性评价KIc为5.5；抗折强度550MPa。
实施例2
一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷，该特种陶瓷由以下重量(kg)的原料组成：钙长石48、蓝晶石32、锆英石44、铝矾土28、氧化镁18、二硅化钼16、氧化镧3、氮化硅12、三氧化二铁8、硼化铪5、氧化钙15、氧化钍2、山梨糖醇6、油酸钠3、三异丙醇胺5、羧甲基菊粉钠4、水玻璃12、聚醋酸乙烯酯12、羟丙基二淀粉磷酸酯4、去离子水适量。
一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钙长石、铝矾土、氧化镁、氮化硅、氧化镧、三氧化二铁混合均匀，粉碎，过700目筛后与山梨糖醇和油酸钠混合均匀，7500rpm高速球磨至粒度达到1800目，烘干，得超细粉A；
(2)将蓝晶石、锆英石、二硅化钼、硼化铪、氧化钙、氧化钍混合均匀，粉碎，过500目筛后与三异丙醇胺和羧甲基菊粉钠混合均匀，5500rpm高速球磨至粒度达到1200目，烘干，得超细粉B；
(3)将上述制得的超细粉A和超细粉B混合均匀，500℃煅烧3h；
(4)将水玻璃、聚醋酸乙烯酯和羟丙基二淀粉磷酸酯加入步骤(3)煅烧后的复合超细粉中，并采用喷雾法加入适量去离子水，搅拌均匀，得颗粒；
(5)将步骤(4)所得颗粒采用干压工艺进行坯体成型，压力为250MPa；
(6)将步骤(5)所得坯体进行常压高温1100℃预烧5.5h，然后在1900℃下烧结10h，即得成品。
经试验测量得所述特种陶瓷高温耐热温度达到2450℃，高温耐热时间达到835h，韧性评价KIc为4.5；抗折强度450MPa。
实施例3
一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷，该特种陶瓷由以下重量(kg)的原料组成：钙长石54、蓝晶石36、锆英石49、铝矾土34、氧化镁22、二硅化钼19、氧化镧4、氮化硅15、三氧化二铁10、硼化铪7、氧化钙17、氧化钍3、山梨糖醇8、油酸钠4、三异丙醇胺7、羧甲基菊粉钠5、水玻璃15、聚醋酸乙烯酯14、羟丙基二淀粉磷酸酯6、去离子水适量。
一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钙长石、铝矾土、氧化镁、氮化硅、氧化镧、三氧化二铁混合均匀，粉碎，过800目筛后与山梨糖醇和油酸钠混合均匀，8000rpm高速球磨至粒度达到2000目，烘干，得超细粉A；
(2)将蓝晶石、锆英石、二硅化钼、硼化铪、氧化钙、氧化钍混合均匀，粉碎，过600目筛后与三异丙醇胺和羧甲基菊粉钠混合均匀，6000rpm高速球磨至粒度达到1500目，烘干，得超细粉B；
(3)将上述制得的超细粉A和超细粉B混合均匀，540℃煅烧2h；
(4)将水玻璃、聚醋酸乙烯酯和羟丙基二淀粉磷酸酯加入步骤(3)煅烧后的复合超细粉中，并采用喷雾法加入适量去离子水，搅拌均匀，得颗粒；
(5)将步骤(4)所得颗粒采用干压工艺进行坯体成型，压力为300MPa；
(6)将步骤(5)所得坯体进行常压高温1200℃预烧5h，然后在2000℃下烧结9h，即得成品。
经试验测量得所述特种陶瓷高温耐热温度达到2200℃，高温耐热时间达到770h，韧性评价KIc为6；抗折强度580MPa。
Claims (2)
1.一种用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷，其特征在于，该特种陶瓷由以下重量份的原料组成：钙长石42-54、蓝晶石24-36、锆英石38-49、铝矾土22-34、氧化镁16-22、二硅化钼13-19、氧化镧2-4、氮化硅10-15、三氧化二铁5-10、硼化铪4-7、氧化钙11-17、氧化钍1-3、山梨糖醇5-8、油酸钠2-4、三异丙醇胺4-7、羧甲基菊粉钠3-5、水玻璃10-15、聚醋酸乙烯酯8-14、羟丙基二淀粉磷酸酯3-6、去离子水适量。
2.一种如权利要求1所述的用于燃油机缸体内衬的增韧性耐高温特种陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将钙长石、铝矾土、氧化镁、氮化硅、氧化镧、三氧化二铁混合均匀，粉碎，过500-800目筛后与山梨糖醇和油酸钠混合均匀，7000-8000rpm高速球磨至粒度达到1500-2000目，烘干，得超细粉A；
（2）将蓝晶石、锆英石、二硅化钼、硼化铪、氧化钙、氧化钍混合均匀，粉碎，过400-600目筛后与三异丙醇胺和羧甲基菊粉钠混合均匀，5000-6000rpm高速球磨至粒度达到1000-1500目，烘干，得超细粉B；
（3）将上述制得的超细粉A和超细粉B混合均匀，480-540℃煅烧2-4h；
（4）将水玻璃、聚醋酸乙烯酯和羟丙基二淀粉磷酸酯加入步骤（3）煅烧后的复合超细粉中，并采用喷雾法加入适量去离子水，搅拌均匀，得颗粒；
（5）将步骤（4）所得颗粒采用干压工艺进行坯体成型，压力为220-300MPa；
（6）将步骤（5）所得坯体进行常压高温1000-1200℃预烧5-6h，然后在1800-2000℃下烧结9-11h，即得成品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Xu Zhengbo Inventor before: Ni Juanxing |
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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: 20201020 Address after: 226300 group 4, qianju, Shizong Town, Tongzhou District, Nantong City, Jiangsu Province Patentee after: NANTONG AT&M NEW MATERIALS Co.,Ltd. Address before: 325200 6-1-202, sunshine District, Wenzhou, Zhejiang, Ruian Patentee before: Ni Juanxing |