发动机燃烧室陶瓷镶块及其制作方法技术

一种发动机燃烧室陶瓷镶块，其组成成分包括氮化硅、氧化钇及氧化铝，其中，氮化硅为８０～９０份，氧化钇为５～１０份，氧化铝为５～１０份。制作所述发动机燃烧室陶瓷镶块的方法，包括以下步骤：将氮化硅粉、氧化钇粉及氧化铝粉按重量比混合成所需原料粉；在原料粉中加入适量高分子材料在球磨机中进行研磨混合配制混料；将配制好的混料注入镶块模具中铸塑成型，待混料成型固化后脱模干燥，冷却后得到半成品；排胶；将排胶后的半成品置于烧结炉中在高温高压的气氛下进行烧结，得到成品。本发明专利技术所制作的发动机燃烧室陶瓷镶块耐高温、抗腐蚀性强、耐磨性能好，可显著提高能源的利用率，减少环境污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种陶瓷镶块及其制作方法，尤其涉及一种应用于发动机燃烧 室的。
技术介绍
发动机工作时，其燃烧室处于高温环境，因而，承受高热负荷的发动机燃 烧室通常配备有相应的内衬，以便在承受过高的热负荷时能获得保护，传统的 燃烧室内衬采用金属合金制作(例如铁镍合金)，这些合金材料虽然具有较好 的耐磨性能，但耐热性能较差，长期高温时冷热、收縮膨胀、金属疲劳，承受 周期短，易产生变形、裂纹，极易发生毁损、烧蚀，就会致使发动机功率下降、 噪音增大、汽油或机油就会燃烧不充分、油耗增加、发动机的寿命縮短，在现 有发动机增压、强化的趋势下，传统合金材料的燃烧室内衬显然不相适应。另外，随着天然气作为清洁能源作为发动机的燃料后，由于受燃料的性能 的影响，天然气发动机排气温度较高，严重影响发动机燃烧室的使用性能，天然气燃料自身含有少量腐蚀性气体(如H2S)也会造成金属合金材料的腐蚀失 效，因而采用何种材料来替代金属合金制作发动机的燃烧室，使得发动机具有 较好的性能成为天然气发动机开发过程中的关键问题之一。由上所述可知，燃烧室内衬应由耐热材料制成，现有的多种陶瓷材料具有 良好的耐温性、耐腐蚀、耐磨、绝缘及自润滑等性能，与金属材料相比，陶瓷 材料基于其高的耐热强度、耐腐蚀性和低的热传导性而理想的适用于作为这样 的内衬，但陶瓷材料的配比及其制备方法需要严格掌控，目前在国内制作用陶 瓷材料在制作发动机轴承方面已广泛应用，但却还未涉及燃烧室内衬的制作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种发动机燃烧室陶瓷镶块，具有耐高温、抗腐蚀性强，耐磨性能好、冷态和工作状态下收縮膨胀率小等优点，设置于发动机燃 烧室内，能够使发动机减少能量损耗且减少环境污染。本专利技术的又一 目的在于提供上述发动机燃烧室陶瓷镶块的制作方法，以制 作上述发动机燃烧室陶瓷镶块，其工艺简单、良品率高。根据本专利技术的上述目的，提出一种发动机燃烧室陶瓷镶块，其组成成分包括氮化硅、氧化钇及氧化铝，其中，氮化硅为80 90份，氧化钇为5 10份，氧 化铝为5 10份。同时，提出一种制作如权利要求l所述的发动机燃烧室陶瓷镶块的方法， 包括以下步骤步骤l:配料，将氮化硅粉、氧化钇粉及氧化铝粉按重量比混合成所需原 料粉；步骤2:混料；在原料粉中加入适量高分子材料在球磨机中进行研磨混合 配制混料；步骤3:将混料铸塑成型；将配制好的混料注入镶块模具中铸塑成型，待混料成型固化后脱模干燥，冷却后得到半成品；步骤4:排胶，将该制品的半成品置于排胶炉中加热，进行排胶；步骤5:烧结，将排胶后的半成品置于烧结炉中在高温高压的气氛下进行烧结，得到成品。进一步包括步骤6:精加工，精加工包括进行表面粗磨、精磨及精度校正 至尺寸要求。本专利技术的有益效果所制作的发动机燃烧室陶瓷镶块具有良好的高温物理 系数、高温化学性能稳定，热导率低、耐高温、抗腐蚀性强、耐磨性能好，摩 擦系数小、冷态和工作状态下收縮膨胀率小等特点，其质量轻、使用寿命长， 长期使用不变形、裂纹，能够适应发动机燃烧室的热蚀环境，改变了传统发动 机燃烧室因材料造成的耗能高和能量散失严重的缺点，可显著提高发动机性 能，提高能源的利用率，且可使烟味和氮味减少，减少环境污染。另外，本发 明的发动机燃烧室陶瓷镶块的制作工艺简单，原料取得方便，成型率高，因而 能够适用于各种发动机燃烧室。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技 术方案及其他有益效果显而易见。 附图中，图l为本专利技术的发动机燃烧室陶瓷镶块的制作方法的流程图。 具体实施例方式参阅图l,其为本专利技术的发动机燃烧室陶瓷镶块的制作方法的流程图。该 方法包括以下步骤步骤l:配料；将氮化硅粉、氧化钇粉及氧化铝粉按重量比混合成所需原 料粉；原料粉按重量比配制，其组成成分包括氮化硅、氧化钇及氧化铝，以原 料的总量百分比计量，氮化硅为80 90份，氧化钇为5 10份，氧化铝为5 10份。步骤2:混料；在原料粉中加入适量高分子材料在球磨机中进行研磨混合配制混料，本步骤的混合在120'C 18(TC下进行，混合介质为乙醇。高分子材 料在混料的形成的过程中，防止了原料粉的团聚，使得原料粉能够混合均匀； 同时，高分子材料富有弹性，可以缓释混料在热成型时收縮所产生的应力，有 效的抑制了裂纹的产生，随着制备过程的进行，在后续的排胶过程中，高分子 材料逐渐地被氧化除去，该高分子材料可为聚乙烯醇、聚乙二醇或聚乙烯吡咯 烷酮等。步骤3:将混料铸塑成型；将配制好的混料注入至镶块模具中铸塑成型， 待混料成型固化后脱模干燥，自然冷却后得到半成品；在本实施例中，镶块模 具根据发动机燃烧室的形状和尺寸制作，铸塑成型可采用传统的陶瓷压铸成型 或注塑成型等工艺方法将混料在高压下成型;干燥可采用烘箱加热至6(TC 130 'C，干燥1 3小时，然后自然冷却。步骤4:排胶；将制品的半成品在排胶炉中加热到60(TC 110(rC，并保温 0.5 3小时，进行排胶，然后自然冷却；本步骤是在排胶炉中升温升至高分子 材料挥发的温度，以将半成品中的高分子材料排出，并使之具有一定的机械强 度，为样品的烧结创造条件。步骤5:烧结；将排胶后的半成品置于烧结炉中在高温高压的气氛下进行 烧结，得到成品；本步骤的烧结温度一般为1800°C~2500°C ，气压一般为200 280 个大气压，在高压下升温至预定温度后，保温1 3小时，然后自然降温至室温。步骤6:精加工，后续的精加工包括进行表面粗磨、精磨和精度校正至尺 寸要求。根据上述方法所制得发动机燃烧室陶瓷镶块，其组成成分包括氮化硅、氧 化钇及氧化铝，以原料的总量百分比计量，氮化硅为80 90份，氧化钇为5 10 份，氧化铝为5 10份。本专利技术的发动机燃烧室陶瓷镶块具有良好的高温物理系数、高温化学性能 稳定，热导率低、耐高温、抗腐蚀性强、耐磨性能好，摩擦系数小、冷态和工 作状态下收縮膨胀率小等特点，其质量轻、使用寿命长，长期使用不变形、裂 纹，能够适应发动机燃烧室的热蚀环境，改变了传统发动机燃烧室因材料造成 的耗能高和能量散失严重的缺点，可显著提高发动机性能，提高能源的利用率， 且可使烟味和氮味减少，减少环境污染。另外，本专利技术的发动机燃烧室陶瓷镶 块的制作工艺简单，原料取得方便，成型率高，因而能够适用于各种发动机燃 烧室。以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本专利技术的技术方案 和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于 本专利技术所保护的范围。权利要求1、一种发动机燃烧室陶瓷镶块，其特征在于，其组成成分包括氮化硅、氧化钇及氧化铝，其中，氮化硅为80～90份，氧化钇为5～10份，氧化铝为5～10份。2、 一种制作如权利要求l所述的发动机燃烧室陶瓷镶块的方法，其特征在 于，包括以下步骤步骤l:配料，将氮化硅粉、氧化钇粉及氧化铝粉按重量比混合成所需原 料粉；步骤2:混料；在原料粉中加入适量高分子材料在球磨机中进行研磨混合 配制混料；步骤3:将混料铸塑成型；将配制好的混料注入镶块模具中铸塑成型，待混料成型固化后脱模干燥，冷却后得到半成品；步骤4:排胶，将该制品的半成品置于排胶炉中加热，进行排胶；步骤5:烧结，将排胶后的半成品置于烧结炉中在高温高压的气氛下进行烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机燃烧室陶瓷镶块，其特征在于，其组成成分包括氮化硅、氧化钇及氧化铝，其中，氮化硅为８０～９０份，氧化钇为５～１０份，氧化铝为５～１０份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓湘凌，马斌，
申请(专利权)人：邓湘凌，马斌，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]