[发明专利]一种低热扩散率低摩擦系数低热导率低热膨胀的氮化硅玻璃复合材料在发动机中的应用

说明书

本发明公开了一种低热扩散率低摩擦系数低热导率低热膨胀的氮化硅玻璃复合材料在发动机中的应用，氮化硅玻璃复合材料包括玻璃粉粒和氮化硅粉粒；通过烧结使玻璃粉粒粘结、包裹氮化硅陶瓷粉粒，复合材料从0‑40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(×10‑6/℃)，软化温度＞860℃,氮化硅的总含量为20‑90％，所述玻璃材料的含量为10‑80％,在玻璃粉粒中氧化铝含量为4‑54％，氧化镁的含量0‑15％，氧化硅含量为30‑82％，氧化钙含量为0‑15％，氧化硼含量为0‑15％。本发明能提升发动机和气轮机的更多的热能值转变为机械动力,使热效率从30‑35％提升到70‑85％，能大幅提升热效率,在同等燃油时大幅提升发动机马力、大幅节能源、大幅减少碳排放、大幅提升热效率、有对全球气候变暖产生减缓作用的新趋势效果。

技术领域

本发明涉及组合发明和技术要素变化发明的新材料领域,和在发动机用途中的应用发明领域，尤其涉及一种低热扩散率低摩擦系数低热导率低热膨胀的氮化硅玻璃复合材料在发动机中的应用。

现有的玻璃材料、陶瓷材料、天然矿物材料、金属材料和微晶玻璃材料和各种先有技术产品方案，都不能同时具有以下6种性质：

A.低摩擦系数的性能；B.热扩散率小于6mm²/S的性能表示(即物体在加热或冷却中，温度趋于均匀一致的能力，就是抗热震性能好的性质)；C.热导率小于9w/[(m.K)]的防热能流失的性质；D.从0-40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(×10-6/℃)的低热膨胀率性质；E.软化温度＞860℃的高软化点(变形点)的性质；耐腐蚀化学性能。

氮化硅玻璃复合材料能利用新性质，实际解决金属发动机和气轮机的5个重大的产业性技术问题：

其1.摩擦系数小(比各类金属或陶瓷如：氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、莫来石陶瓷摩擦系数小很多)，在技术基理上是由于氮化硅材料受压力时产生的表层气膜层的尤如磁旋浮火车的很低的摩擦系数的自润滑性能(即在没有润滑油时的工作状态，能产生近似润滑油的效果，如风电的大型轴承就采用氮化硅材料，十几年不加润滑油)。所以能更好的克服金属发动机气缸摩擦系数大，严重影响发动机效率的技术问题；所以能更好的克服发动机气缸在髙温环境下有机润滑剂机油被碳化失效而，出现的使机油的润滑剂效果下降的技术问题。

其2.因为氮化硅Si₃N₄和玻璃材料中的氧成份的高温烧结组合，在一定条件下，会形成3-30％含量的氧氮化硅Si₂N₂O。但氧氮化硅Si₂N₂O材料受压力时，还是具有很低的摩擦系数的自润滑性能(比各类陶瓷如：氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、莫来石陶瓷摩擦系数小很多)。所以能更好的有助于克服发动机气缸在髙温环境下有机润滑剂机油被碳化失效而，出现的使机油的润滑剂效果下降的技术问题。

其3.由于所述氮化硅玻璃复合材料热扩散率小于6mm²/S的性能(即物体在加热或冷却中，温度趋于均匀一致的能力，就是抗热震性能好的性质，比各类陶瓷如：氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、莫来石陶瓷抗热震性能好很多)，所以能更好的克服金属发动机缸体在寒冷的气候条件发动困难，和在不断急剧加大油门和不断急速降低油门的恶劣路现环境驾驶时，会使金属发动机缸体产生损坏的产业性技术的大问题；能产生了发动机使用寿命延长的技术效果。

其4.由于所述氮化硅玻璃复合材料软化点为860℃，又由于从0-40℃升到 860℃的热膨胀率等于或低于6.5(×10-6/℃，比各类陶瓷如：氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、莫来石陶瓷性能好很多)；所以能更好的克服和解决金属发动机和气轮机现有技术问题为：金属发动机和气轮机在超过变形点(350-450℃)气缸会极限的变型，所以只有利用冷却水把热量排除，造成热量大部分流失的重大技术问题。