CN106966601A - 氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法 - Google Patents

氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106966601A
CN106966601A CN201710108293.9A CN201710108293A CN106966601A CN 106966601 A CN106966601 A CN 106966601A CN 201710108293 A CN201710108293 A CN 201710108293A CN 106966601 A CN106966601 A CN 106966601A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium nitride
nitride fibres
preparation
devitrified glass
glass composite
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.)
Pending
Application number
CN201710108293.9A
Other languages
English (en)
Inventor
马冬阳
边妙莲
孙辉
陈士朝
吴道洪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Province Metallurgical Design Institute Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Province Metallurgical Design Institute Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Province Metallurgical Design Institute Co Ltd filed Critical Jiangsu Province Metallurgical Design Institute Co Ltd
Priority to CN201710108293.9A priority Critical patent/CN106966601A/zh
Publication of CN106966601A publication Critical patent/CN106966601A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/02—Fibres; Filaments; Yarns; Felts; Woven material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
    • C03C2214/20—Glass-ceramics matrix

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备方法，其包含以下步骤：将CaO粉末、SiO2粉末、Al2O3粉末以及助熔剂、晶核剂按比例混合为均匀混合物；将所述混合物熔融加热；在熔融过程的末期通过氮气将氮化铝纤维喷入熔融池内并充分搅拌为均匀的熔融混合物；将熔融混合物浇注到经过预热的模具中；将浇注到模具中的熔融混合物退火；将退火得到的含有氮化铝纤维的基础玻璃核化并晶化得到氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料。本发明还提供了一种由上述方法制备的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料，其包含以下组分：CaO、SiO2、Al2O3、CaF2、Cr2O3、TiO2以及氮化铝纤维。

Description

氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及微晶玻璃复合材料领域，特别涉及一种氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法。
背景技术
硅灰石微晶玻璃是一种性能优异的微晶玻璃，具有良好的机械强度并且耐化学腐蚀，但由于其为晶相与非晶相相互结合材料，其一般脆性较高而韧性较低，并且由于导热系数较低，其一般抗热震性能比较差。
微晶玻璃一般采用烧结法或熔融法进行制备，其中熔融法制备的硅灰石微晶玻璃体积密度相对较高，气孔率较低，但若要采用熔融法将氮化铝纤维与微晶玻璃复合起来，则首先要解决氮化铝纤维在高温下易被氧化的问题；其次要解决氮化铝纤维在熔体中均匀分布的问题。
在目前的现有技术中尚无采用熔融法将氮化铝纤维与硅灰石微晶玻璃复合起来进行氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备。
发明内容
对于现有技术中存在的上述问题，发明人经过大量的创造性工作发现在熔融段末期将氮化铝纤维以氮气流喷入熔池内部同时充分搅拌可以取得较好的氮化铝纤维分散均化效果，同时喷入的氮气可以制造非氧化性环境防止氮化铝纤维在高温下氧化，并加速熔池内微小气泡的长大上浮排出。发明人还发现由于氮化铝纤维的热膨胀系数与基体玻璃基本一致，因此可避免复合材料在热处理过程中由于热应力较大而产生结构裂纹。
根据上述研究工作，发明人提出了如下所述的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法。
一种氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤1，将CaO粉末、SiO2粉末、Al2O3粉末以及助熔剂、晶核剂混合为均匀混合物；
步骤2，将混合物熔融加热；
步骤3，在熔融过程的末期通过氮气将氮化铝纤维喷入熔融池内并充分搅拌为均匀的熔融混合物；
步骤4，将熔融混合物浇注到经过预热的模具中；
步骤5，将浇注到模具中的熔融混合物退火；
步骤6，将退火得到的含有氮化铝纤维的基础玻璃核化并晶化。
进一步地，氮化铝纤维为粉末状。
进一步地，助熔剂为CaF2。
进一步地，晶核剂为Cr2O3和TiO2。
进一步地，步骤1中各组分的重量份分别为：13-18重量份的CaO、47-64重量份的SiO2、6-14重量份的Al2O3、2-7重量份的CaF2、分别为1-3重量份的Cr2O3和TiO2以及16-23重量份的氮化铝纤维。
进一步地，步骤2中的熔融加热在1430-1480℃的温度下进行。
进一步地，步骤2中的熔融加热时间为2-5小时。
进一步地，步骤4中模具的预热在400-550℃的温度下进行。
进一步地，步骤5中退火时间为2-5小时。
进一步地，步骤6中的核化在530-730℃的温度下进行并核化2-3小时。
进一步地，步骤6中的晶化在730-930℃的温度下进行并晶化2-4小时。
通过上述方法，有效地实现了氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的高效制备。
本发明还提供了一种由上述方法制备的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料，其包含以下组分：CaO、SiO2、Al2O3、CaF2、Cr2O3、TiO2以及氮化铝纤维。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：
图1示出了根据本发明一个实施例的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料制备方法的流程示意图。
具体实施方式
应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
实施例一
参考图1，在步骤S100中，将13重量份的CaO粉末、51重量份的SiO2粉末、11重量份的Al2O3粉末、3重量份的助熔剂CaF2粉末以及分别为2重量份的晶核剂Cr2O3粉末和TiO2粉末混合为均匀混合物。随后在步骤S200中，将上述混合物在1450℃下熔融4个小时，以保证混合物的充分熔融。接着在步骤S200的熔融阶段末期，按照步骤S300所示，将17重量份的粉末状氮化铝纤维通过氮气流喷入熔池内部并进行充分搅拌，使氮化铝纤维在熔融的混合物中均匀分布从而得到含有均匀分布的氮化铝纤维的熔融混合物。如步骤S400所示，将步骤S300得到的熔融混合物浇注进入经530℃充分预热的模具之中，并在510℃的温度下退火2小时，得到了含氮化铝纤维的基础玻璃。随后在步骤S500中，将含有氮化铝纤维的基础玻璃在660℃的温度下核化2小时，再在860℃的温度下晶化4小时得到氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复合材料。
实施例二
参考图1，在步骤S100中，将16重量份的CaO粉末、54重量份的SiO2粉末、6重量份的Al2O3粉末、2重量份的助熔剂CaF2粉末以及分别为2重量份的晶核剂Cr2O3粉末和TiO2粉末混合为均匀混合物。随后在步骤S200中，将上述混合物在1470℃下熔融4个小时，以保证混合物的充分熔融。接着在步骤S200的熔融阶段末期，按照步骤S300所示，将17重量份的粉末状氮化铝纤维通过氮气流喷入熔池内部并进行充分搅拌，使氮化铝纤维在熔融的混合物中均匀分布从而得到含有均匀分布的氮化铝纤维的熔融混合物。如步骤S400所示，将步骤S300得到的熔融混合物浇注进入经550℃充分预热的模具之中，并在540℃的温度下退火2小时，得到了含氮化铝纤维的基础玻璃。随后在步骤S500中，将含有氮化铝纤维的基础玻璃在650℃的温度下核化2小时，再在850℃的温度下晶化3小时得到氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复合材料。
实施例三
参考图1，在步骤S100中，将18重量份的CaO粉末、63重量份的SiO2粉末、13重量份的Al2O3粉末、7重量份的助熔剂CaF2粉末以及分别为1重量份的晶核剂Cr2O3粉末和TiO2粉末混合为均匀混合物。随后在步骤S200中，将上述混合物在1470℃下熔融5个小时，以保证混合物的充分熔融。接着在步骤S200的熔融阶段末期，按照步骤S300所示，将23重量份的粉末状氮化铝纤维通过氮气流喷入熔池内部并进行充分搅拌，使氮化铝纤维在熔融的混合物中均匀分布从而得到含有均匀分布的氮化铝纤维的熔融混合物。如步骤S400所示，将步骤S300得到的熔融混合物浇注进入经530℃充分预热的模具之中，并在530℃的温度下退火3小时，得到了含氮化铝纤维的基础玻璃。随后在步骤S500中，将含有氮化铝纤维的基础玻璃在540℃的温度下核化3小时，再在920℃的温度下晶化2小时得到氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复合材料。
实施例四
参考图1，在步骤S100中，将13重量份的CaO粉末、47重量份的SiO2粉末、14重量份的Al2O3粉末、3重量份的助熔剂CaF2粉末以及分别为3重量份的晶核剂Cr2O3粉末和TiO2粉末混合为均匀混合物。随后在步骤S200中，将上述混合物在1460℃下熔融2个小时，以保证混合物的充分熔融。接着在步骤S200的熔融阶段末期，按照步骤S300所示，将17重量份的粉末状氮化铝纤维通过氮气流喷入熔池内部并进行充分搅拌，使氮化铝纤维在熔融的混合物中均匀分布从而得到含有均匀分布的氮化铝纤维的熔融混合物。如步骤S400所示，将步骤S300得到的熔融混合物浇注进入经510℃充分预热的模具之中，并在510℃的温度下退火5小时，得到了含氮化铝纤维的基础玻璃。随后在步骤S500中，将含有氮化铝纤维的基础玻璃在720℃的温度下核化2小时，再在740℃的温度下晶化3小时得到氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复合材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (9)

1.一种氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1，将CaO粉末、SiO2粉末、Al2O3粉末以及助熔剂、晶核剂混合为均匀混合物；
步骤2，将所述混合物熔融加热；
步骤3，在熔融过程的末期通过氮气将氮化铝纤维喷入熔融池内并充分搅拌为均匀的熔融混合物；
步骤4，将所述熔融混合物浇注到经过预热的模具中；
步骤5，将浇注到模具中的所述熔融混合物退火；
步骤6，将退火得到的含有氮化铝纤维的基础玻璃核化并晶化。
2.根据权利要求1所述的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备方法，其特征在于，所述氮化铝纤维为粉末状。
3.根据权利要求1所述的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备方法，其特征在于，所述助熔剂为CaF2。
4.根据权利要求1所述的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备方法，其特征在于，所述晶核剂为Cr2O3和TiO2。
5.根据权利要求4所述的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中各组分的重量份分别为：13-18重量份的CaO、47-64重量份的SiO2、6-14重量份的Al2O3、2-7重量份的CaF2、分别为1-3重量份的Cr2O3和TiO2以及16-23重量份的氮化铝纤维。
6.根据权利要求1所述的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的熔融加热在1430-1480℃的温度下进行。
7.根据权利要求1所述的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的熔融加热时间为2-5小时。
8.根据权利要求1所述的氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中模具的预热在400-550℃的温度下进行。
9.一种由上述任一权利要求所述的制备方法制备的复相材料，其特征在于，所述复相材料包含以下组分：CaO、SiO2、Al2O3、CaF2、Cr2O3、TiO2以及氮化铝纤维。
CN201710108293.9A 2017-02-27 2017-02-27 氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法 Pending CN106966601A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710108293.9A CN106966601A (zh) 2017-02-27 2017-02-27 氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710108293.9A CN106966601A (zh) 2017-02-27 2017-02-27 氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106966601A true CN106966601A (zh) 2017-07-21

Family

ID=59329034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710108293.9A Pending CN106966601A (zh) 2017-02-27 2017-02-27 氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106966601A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1066834A (zh) * 1991-05-20 1992-12-09 中国科学院上海硅酸盐研究所 白色系列微晶玻璃高级建材的制造方法
CN1101027A (zh) * 1993-09-29 1995-04-05 中国建筑材料科学研究院 纤维增强玻璃、玻璃-陶瓷基复合材料的制造工艺
CN101648775A (zh) * 2008-10-17 2010-02-17 韦鸿雁 玻璃基体纤维复合物的高质高效复合生产技术

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1066834A (zh) * 1991-05-20 1992-12-09 中国科学院上海硅酸盐研究所 白色系列微晶玻璃高级建材的制造方法
CN1101027A (zh) * 1993-09-29 1995-04-05 中国建筑材料科学研究院 纤维增强玻璃、玻璃-陶瓷基复合材料的制造工艺
CN101648775A (zh) * 2008-10-17 2010-02-17 韦鸿雁 玻璃基体纤维复合物的高质高效复合生产技术

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2843107B1 (fr) Four a cuves en serie pour la preparation de composition de verre a faible taux d'infondus
JPH0853775A (ja) 耐熱・耐酸化被覆材の被覆処理方法
CN101448758A (zh) 耐火制品及其生产方法
JP4630190B2 (ja) 高ジルコニア鋳造耐火物
CN106278211A (zh) 一种复杂结构石英陶瓷制品的制备方法
CN106630645A (zh) 碳化硅纤维增韧透辉石微晶玻璃复相材料及其制备方法
JP4979047B2 (ja) 高ジルコニア鋳造耐火物
CN106673450A (zh) 碳化硅纤维增韧金云母微晶玻璃复相材料及其制备方法
CN102888537A (zh) 一种高电阻高电阻温度系数的合金材料及其制备方法
CN106966601A (zh) 氮化铝纤维硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法
CN106698953A (zh) 一种用高碳铬铁渣制备的堇青石微晶玻璃及其制备方法
JP4471692B2 (ja) 離型層を有するシリコン溶融用容器の製造方法
WO2001004064A1 (en) Process for casting and forming slag products
CN106854040A (zh) 碳化硅纤维增韧硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法
CN106336207B (zh) 一种异形结构石英陶瓷制品的制备方法
CN106854041A (zh) 一种碳纤维‑硅灰石微晶玻璃复相材料及其制备方法
CN111393177A (zh) 一种粒化盘浇注料和由该浇注料制备预制件的方法
CN107056077A (zh) 氮化铝纤维钡长石微晶玻璃复相材料及其制备方法
CN108395103B (zh) 一种利用白云鄂博尾矿和粉煤灰制备的体析晶α堇青石微晶玻璃及其制备方法
CN102477508A (zh) 防止zl205a合金熔炼过程中增铁的方法
CN106892570A (zh) 氮化铝纤维堇青石微晶玻璃复相材料及其制备方法
CN106630657A (zh) 碳纤维金云母微晶玻璃复相材料及其制备方法
CN106892569A (zh) 氮化铝纤维金云母微晶玻璃复相材料及其制备方法
CN106746693A (zh) 碳化硅纤维增韧堇青石微晶玻璃复相材料及其制备方法
CN106746695A (zh) 碳化硅纤维增韧钡长石微晶玻璃复相材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination