CN1048971C - 复合材料用陶瓷纤维预制体的制备方法 - Google Patents
复合材料用陶瓷纤维预制体的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1048971C CN1048971C CN 92106223 CN92106223A CN1048971C CN 1048971 C CN1048971 C CN 1048971C CN 92106223 CN92106223 CN 92106223 CN 92106223 A CN92106223 A CN 92106223A CN 1048971 C CN1048971 C CN 1048971C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- precast body
- ceramic fiber
- cutting
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000009417 prefabrication Methods 0.000 title claims description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical group CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 3
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N aluminium silicate Chemical compound O=[Al]O[Si](=O)O[Al]=O PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010960 commercial process Methods 0.000 abstract 1
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 abstract 1
- YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] Chemical compound [O--].[Al+3].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] YKTSYUJCYHOUJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Ethyl silicate Chemical compound 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及金属基复合材料领域,即提供了一种复合材料用陶瓷纤维预制体的制备方法。本发明的特征之一是采用了先注模成型后加入粘结剂的生产工艺,特征之二是采用了锥型凸齿与锥型凹齿相对旋转切割陶瓷纤维的方式。从而使得整体工艺过程更为合理,制造成本降低,适合于工业化生产。
Description
本发明涉及金属基复合材料领域,具体地说就是提供了一种金属基复合材料用陶瓷纤维预制体的制备方法。
随着科学技术的进步,人们对材料的需求也日益多样化,例如,发动机活塞,要求其第一道环槽有较其它部位更高的强度及耐磨性,解决这一问题有效办法之一就是,将陶瓷材料按所需增强部位的形状制成预制件,放入模具中将液态金属材料放入模具中挤压,冷却成型,从而使有预制件的部分形成金属基复合材料,提高此部分的强度及耐磨性。因而要求此种预制体密度分布均匀,且有较强的高温硬度,以防其在与液态金属复合时变形。JP60-161400及JP60-204660中,曾有用陶瓷晶须制备预制体的报道,其基本过程是晶须在溶液中分散,同时加入一定量的高温粘结剂,注模后气压下滤水、烘干,此种方法解决了密度分布均匀且在液挤压过程中预制体不变形的问题。但是由于陶瓷晶须较昂贵,并且由于粘结剂是在初始状态下加入的,需加入相当的量才能使预制体中残留足够的粘结剂,另外其在整个制备过程中流失严重,会造成不必要的浪费。为了降低成本,也有用陶瓷纤维制备预制体的,这就需要对陶瓷纤维进行预先处理,即切割分散,而后排碴分选,一般所采用的纤维切割工艺均为搅打式,效率低,分散性差,需采用特殊的方式进行分选,收率低。通常处理过的纤维较原纤维价格提高一个数量级。
本发明的目的在于提供一种生产复合材料用陶瓷纤维预制体的制备方法,可用廉价的陶瓷纤维生产出符合要求的预制体,且效率高、收率高,可避免不必要的浪费,即提供一种过程更为合理可大规模生产化的工艺。
本发明的工艺过程大体上可分为两步,纤维的预处理及预制体成型。具体过程如下:首先对陶瓷纤维进行切割分散再排碴分选,分选后的纤维分散于水中,注模,气压下滤水谦机械加压成型,而后加入粘结剂,气压滤过,经后处理最终得到所需的预制体。本工艺过程由于采用了成型后加入粘结剂的方式,可充分利用粘结剂避免了先前工艺成型过程中粘结剂的流失,另外,粘结剂在预制体中残留的量可通过气压的大小及粘结剂的稀释程度自行调解,用过的粘结剂回收容易,可反复使用,从而也降低了生产成本。本发明的另一个特征是,纤维的切割采用了锥型凸齿与锥型凹齿相对旋转切割的方式,得到了尺寸均匀,分散性极好的纤维,经此种方式切割处理后的纤维利用二级以上旋流分选即可将碴球及大尺寸纤维一同排出,从而获得高质量的适用于复合材料预制体的陶瓷纤维,该方法工艺简单、效果好、效率高,收率也很高,处理后的纤维价格比较处理前的原纤维提高一倍左右。为了提高金属基复合材料的耐磨性,一般要求纤维的晶化率为30%左右,如果陶瓷纤维是玻璃态的,则需经过950~1000℃的晶化处理。本发明中所使用的陶瓷纤维可以是硅酸铝、氧化铝、硼硅酸铝等。高温粘结剂可以为硅酸乙脂、硅溶胶、水玻璃、硼酸等。本发明中的后处理过程,取决于高温粘结剂的性质,如使用的是硅酸乙脂溶液,则处理过程需要水解及烘干固化。如使用的是水玻璃,则只需烘干即可。
下面详述实施例。
实施例1:
从市场买来标准型硅酸铝纤维Al2O3含量46~48%,价格2.5元/1kg,经检测渣球含量与纤维量的重量比为43wt%。把该纤维若干放入到马费炉中,在970℃大气下晶化处理40分钟,取出冷至室温后放入水中,水与纤维之比为100kg/1kg,注入到上面提到的切割设备中进行切割并分散,然后经旋流器二级排碴分选即得到所需的硅酸铝纤维,平均长度0.5mm,碴球含量与纤维量之比为3.5%。
实施例2
实施例1中处理好的纤维20克放入1升水中,注入到φ80mm的筒状模具中,在气压4kg/cm2下迅速滤水,机械加压,压至所需密度,加入含10% SiO2的硅酸乙脂溶液40ml,使之浸渗并加2kg/cm2气压滤过。从模具中取出,得到纤维湿饼,然后将纤维湿饼在120℃下水解3小时在750℃焙烧固化1小时,即得到复合用的强化纤维预制块,高20mm,直径φ80mm,粘结剂残余量与纤维预制块体积比≤1%。
实施例3
实施例2得到的纤维预制块在700℃预热后放到挤压模中,将熔化的Al合金、ZL108注入模具中,然后挤压,冷凝后取出,切开后观测纤维预制块高20mm没有压缩变形。该复合材料与基体铝合金相比,常温模量提高25%,300℃时抗拉强度提高20%,硬度提高24%。
Claims (6)
1.一种复合材料用陶瓷纤维预制体的制备方法,由纤维的预处理及预制体成型两步完成,纤维的预处理过程是陶瓷纤维进行切割分散再排渣分选,其特征在于:预制体成型过程是,分选后的纤维分散子水中,注模、气压下滤水,机械加压成型;而后向成型的纤维中加入粘结剂,气压滤过粘结剂得纤维湿饼,纤维湿饼经后处理最终得到所需预制体。
2.按权利要求1所述的预制体制备方法,其特征在于:如果陶瓷纤维是玻璃态的,在进行切割分散前应经过晶化处理,处理温度在950~1000℃。
3.按权利要求1、2所述的预制体制备方法,其特征在于:纤维切割采用了锥型凸齿与锥型凹齿相对旋转切割的方式。
4.按权利要求3所述的预制体制备方法,其特征在于:纤维切割后可利用二级以上旋流分选方式进行分选。
5.按权利要求1、2所述预制体制备方法,其特征在于:所用陶瓷纤维是硅酸铝、氧化铝、硼硅酸铝。
6.按权利要求1、2所述预制体制备方法,其特征在于:所用高温粘结剂为硅酸乙脂、硅溶胶、水玻璃、硼酸。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 92106223 CN1048971C (zh) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 复合材料用陶瓷纤维预制体的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 92106223 CN1048971C (zh) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 复合材料用陶瓷纤维预制体的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1079425A CN1079425A (zh) | 1993-12-15 |
CN1048971C true CN1048971C (zh) | 2000-02-02 |
Family
ID=4941914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 92106223 Expired - Fee Related CN1048971C (zh) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 复合材料用陶瓷纤维预制体的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1048971C (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102174686B (zh) * | 2011-01-18 | 2012-10-03 | 吉林大学 | 异质短纤维混杂增强铝基复合材料预制体的制备方法 |
DE102014115940B4 (de) * | 2014-11-03 | 2016-06-02 | Cuylits Holding GmbH | Verfahren zur Herstellung eines Isolationsformteils, Isolationsformteil, hergestellt durch dieses Verfahren und Gusswerkzeug zur Herstellung eines Isolationsformteils unter Anwendung des Verfahrens |
CN110640879B (zh) * | 2019-09-19 | 2020-11-27 | 温州路家工业产品设计有限公司 | 一种多级孪晶结构氮化硅高温陶瓷材料石墨桶制备机 |
-
1992
- 1992-06-02 CN CN 92106223 patent/CN1048971C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1079425A (zh) | 1993-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
GB2120649A (en) | Injection moulding of fiber-reinforced glass matrix composite articles | |
US4428763A (en) | Transfer molding method of producing fiber reinforced glass matrix composite articles | |
CN106810286B (zh) | 一种氮化硼纤维增强堇青石陶瓷基复合材料及其制备方法 | |
CN111155038A (zh) | 一种短切碳纤维增强镁基复合材料的制备方法 | |
CN103586296B (zh) | 一种镶拼式陶瓷拉丝模及其制备方法 | |
US4581053A (en) | Method of producing woven fiber reinforced glass matrix composite articles | |
CN110002888B (zh) | 一种短纤维制备碳纤维保温毡的方法 | |
CN107522404A (zh) | 一种牙科用锂铝硅系微晶玻璃及其制备方法 | |
CN1048971C (zh) | 复合材料用陶瓷纤维预制体的制备方法 | |
CN211005123U (zh) | 一种玻璃棉成纤离心机 | |
CN1056675A (zh) | 陶瓷预制坯,其制造方法和应用 | |
CN111995425A (zh) | 一种铝碳化硅复合材料的凝胶注模材料组合物及预制件和结构件的制备方法 | |
CN109463796A (zh) | 一种玻璃纤维增韧复合气凝胶及其制备方法 | |
Andersson | PROPERTIES OF FIBRE-REINFORCED LANXIDE ALUMINA MATRIX COMPOSITES* | |
CN1230526A (zh) | 玄武岩连续纤维及其生产工艺 | |
US5318860A (en) | Inorganic fiber sinter and process for producing same | |
JPH0881722A (ja) | Mg基部分強化複合部材の製造方法 | |
CN1091116A (zh) | 一种锆刚玉莫来石氮化硼复合耐火材料 | |
IMAI et al. | Development of advanced SiC/Al Composite Materials Manufacturing of Preform Wires by Liquid Metal Infiltration | |
JP3067432B2 (ja) | 金属基複合材料用プリフォーム成形方法 | |
CN1320873C (zh) | 齿科用树脂基复合材料桩钉及其制备方法 | |
JPS59215434A (ja) | 繊維強化アルミニウム合金の製造方法 | |
JP2970268B2 (ja) | プリフォームの成形方法 | |
CN2034880U (zh) | 组合型高铬铸铁轧辊 | |
CN117943528A (zh) | 一种高体分铝基复合材料无压浸渗近净形制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |