[发明专利]一种高软化点、低热膨胀系数、高耐磨、低热导率的玻璃复合材料在发动机气轮机中的应用

说明书

本发明提出一种高软化点、低热膨胀系数、高耐磨、低热导率的玻璃复合材料在发动机气轮机中的应用，玻璃复合材料包括玻璃粉粒和填充粉粒；所述填充粉粒为陶瓷粉粒或天然矿物粉粒或金属粉粒，通过烧结使所述玻璃粉粒粘结、包裹所述陶瓷粉粒或所述天然矿物粉粒或所述金属粉粒，所述玻璃复合材料的软化温度＞850℃；本发明提出的玻璃复合材料同时具备在高温状态下拥有高强度性能、适应急冷急热的温度变化的性能、低热膨胀性能、低热导率1‑5w/[(m.K)]、超高强度性能、高软化点(变形点)、高耐磨性能、高硬度性能的材料8项优点。

技术领域

本发明涉及新材料领域，尤其涉及一种玻璃复合材料。

背景技术

1.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 (玻璃陶瓷材料)，都不能同时具有以下性质：

①在高温状态下拥有高强度性能；②适应急冷急热的温度变化的性能；③低热膨胀性能；④低热导率1-5w/[(m.K)]，即隔热性能；⑤超高强度性能；⑥高软化点(变形点)；⑦高耐磨性能；⑧高硬度性能。

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缺点如下：

玻璃材料：①在玻璃的生产工艺中，尤其是在1500℃以上的溶化、均化、澄清后的成型工艺中，由于高温导致少量的氧化铝晶体或氧化锆晶体或氧化硅晶体被溶化，使玻璃失去了各晶体的高硬度和高耐磨度性质，最终导致玻璃材料的硬度低、耐磨性能差和软化点低(低于850℃)；②不可能通过1500℃以上的溶化、均化、澄清后的成型工艺生产出氧化铝晶体或氧化锆晶体或碳化硅晶体含量为20-90％、具备高硬度和高耐磨度性能的玻璃陶瓷产品,更不可能生产出氧化铝晶体或氧化锆晶体或碳化硅晶体的玻璃陶瓷产品含量为20-90％、具备高硬度和高耐磨度性能的玻璃复合材料。

陶瓷材料：陶瓷材料的热导率高，达到25-80w/[(m.K)]，隔热性能差。

金属材料：金属材料在350-450℃时的热膨胀率在10(×10-6/℃)以上，当高于350-450℃时，热膨胀会成倍上升，所以只能承受瞬间高温，更不能长期承受更高的温度，更高的温度会使金属材料产生大的变形。

天然矿物材料：天然矿物材料的耐磨性能低，成块矿石裂缝多，强度差，只有当粉碎为粉粒(小颗粒)时，才会没有裂缝，才具有天然矿物材料的固有强度。

微晶玻璃材料：微晶玻璃是在一定温度制度下进行晶化热处理，在玻璃内均匀地析出大量的微小晶体，形成致密的微晶相和玻璃相的多相复合体，微晶玻璃中的晶体是纯晶体，微晶玻璃材料存在以下缺陷：①微晶玻璃的玻璃相的成份中氧化铝含量很低,所以微晶玻璃材料的强度很差,并且玻璃相也无法长出耐磨度高的含氧化铝高的晶体,例如莫来石和镁铝尖晶石的总晶体；②通过成核和晶体生长产生的微晶粒，如硅灰石、锂灰石、锂灰石、加莫来石、钙黄长石、霞长石等，这类微晶粒的硬度低、耐磨性能低，从而导致微晶玻璃材料的硬度低、耐磨性能低；③微晶玻璃生产工艺,无法在玻璃内存在(形成)用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料,包括氮化硅或氧化铝或氧化硅或氧化锆等陶瓷晶核，所以更不可能从微晶玻璃生产工艺中,生成氮化硅陶瓷晶体或氧化铝陶瓷晶体或氧化硅陶瓷晶体或氧化锆陶瓷晶体，更无法根据应用场景控制氮化硅或氧化铝或氧化硅或氧化锆等陶瓷晶体的比例；④微晶玻璃材料不具有氮化硅或氧化铝或氧化锆或碳化硅的硬度和耐磨度；⑤微晶玻璃材料不具有氮化硅或氧化铝或碳化硅或氧化锆等陶瓷能在高工作温度条件下长期工作的性质；⑥现在的微晶玻璃材料的生产工艺的生产效率很低、能耗很大，并且只能生产平板形状的产品,不能生产极为复杂形状的产品，如：发动机的气缸套和气缸体。

综上，现在需要一种能同时具备在高温状态下拥有高强度性能、适应急冷急热的温度变化的性能、低热膨胀性能、低热导率1-5w/[(m.K)]、超高强度性能、高软化点(变形点)、高耐磨性能、高硬度性能的材料，并且材料的生产工艺能够生产极为复杂形状的产品。