[发明专利]一种氮化铝纤维—透辉石微晶玻璃复相材料的制备方法在审
申请号: | 201710108648.4 | 申请日: | 2017-02-27 |
公开(公告)号: | CN106830694A | 公开(公告)日: | 2017-06-13 |
发明(设计)人: | 吴道洪;马冬阳;边妙莲;孙辉;陈士朝 | 申请(专利权)人: | 江苏省冶金设计院有限公司 |
主分类号: | C03C14/00 | 分类号: | C03C14/00;C03C10/04;C03B19/02;C03B32/02 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 氮化 纤维 辉石 玻璃 材料 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—透辉石微晶玻璃复相材料的制备方法。
背景技术
透辉石微晶玻璃是一种性能优异的微晶玻璃,具有很高的耐磨性和很高的强度,但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。
氮化铝纤维属类金刚石氮化物,最高可稳定到2200℃,机械性能好,抗折强度高于Al2O3陶瓷,且强度随温度的升高下降较慢。导热性好,热导率高(约200W/m·K),是Al2O3的5倍以上,是良好的耐热冲击材料,热膨胀系数小,约4.5×10-6℃,与微晶玻璃材料相近。
若将透辉石微晶玻璃与氮化铝进行复合,则氮化铝纤维一方面会大幅度提高透辉石微晶玻璃的机械强度,一方面由于其良好的导热性,有助于透辉石微晶玻璃基体的导热能力的提高,能使透辉石微晶玻璃的抗热震性能大大提高。
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。
目前尚无采用熔融法将氮化铝纤维与透辉石微晶玻璃复合起来,制备氮化铝纤维—透辉石微晶玻璃复相材料的报道。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种氮化铝纤维—透辉石微晶玻璃复相材料的制备方法,其中,氮化铝纤维—透辉石微晶玻璃复相材料具有抗热震性好、耐磨性高、强度高、韧性高,可以作为功能材料使用,该方法是以CaO粉末、MgO、SiO2粉末、Al2O3粉末等作为主要原料,加入一定比例的助熔剂CaF2、晶核剂P2O5与TiO2等,通过熔融法将原料熔融成为液态,在熔融末期将氮化铝纤维通过氮气流喷入熔池内部并搅拌均匀,再浇铸、退火得到含氮化铝纤维的基础玻璃,基础玻璃再经过核化、晶化等热处理过程即可得到氮化铝纤维—透辉石微晶玻璃复相材料。
发明人经大量研究,创造性地采用熔融法合成了氮化铝纤维—透辉石微晶玻璃复相材料。发明人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。该方法有效实现了氮化铝纤维—透辉石微晶玻璃复相材料的高效制备。
因而,根据本发明的一个方面,本发明提供了一种氮化铝纤维—透辉石微晶玻璃复相材料的制备方法,该方法包括:
将CaO粉末、MgO、SiO2粉末、Al2O3粉末、助熔剂、晶核剂按比例混合在一起,以得到混合物料;
将所述混合物料在1450-1500℃左右熔融,以得到熔融态原料;
在熔融段末期将氮化铝纤维通过氮气喷吹喷入熔池内部并搅拌,氮气在保护氮化铝纤维不被氧化的同时,使氮化铝纤维均匀分布并促使熔池中的微小气泡长大并排出;
将所述混合了氮化铝纤维的熔融原料浇铸进入预热过的模具之中再经过退火,以得到含氮化铝纤维的基础玻璃;
含氮化铝纤维的基础玻璃经过核化晶化过程就得到了氮化铝纤维—透辉石微晶玻璃复相材料。
另外,根据本发明还可以具有如下附加技术特征:
根据本发明的实施例,化学成分CaO、MgO、SiO2、Al2O3的含量范围分别为CaO 13-22重量份、MgO 8-17重量份、SiO2 47-62重量份、Al2O3 6-13重量份。
根据本发明的实施例,加入的助熔剂为CaF2,晶核剂为P2O5与TiO2,其含量为CaF21-4重量份,P2O5及TiO2分别为2-6重量份。
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