一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用,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，所述氮化硅陶瓷的含量为10

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用


[0001]本专利技术涉及组合专利技术和技术要素变化专利技术的新材料产品专利
,和在发动机用途中的应用专利
，尤其涉及一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用。
[0002]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：
[0003]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。
[0004]氮化硅与超高铝玻璃的复合材料能利用产品专利技术新性质，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：
[0005]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。
[0006]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
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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。
[0007]其3.由于所述氮化硅与超高铝玻璃的复合材料热扩散率小于4mm2/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。
[0008]其4.由于所述氮化硅与超高铝玻璃的复合材料软化点为大于1100℃，又由于从0
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40℃升到1100℃的热膨胀率等于或低于6(
×
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
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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。
[0009]其5.由于所述氮化硅与超高铝玻璃的复合材料小于6w/[(m.K)]的导热系数(表示的是流体或物体与物体之间，单位时间单位面积上的传热量)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的发动机气缸的热扩散率大于50
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120mm2/S，热导率大于50
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120w/[(m.K)]，会使热能快速失散，和由此造成的金属发动机的热能利用率只有30
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35％的产业性技术的大问题。
[0010]由于金属发动机气缸内只能长期承受300℃的温度,必须要被冷却水快速降温,不然就会产生拉缸而损坏发动机；而本专利技术氮化硅与超高铝玻璃的复合材料发动机气缸温度,比金属发动机气缸,本专利技术能长期承受高出几百度的高温状态,在氮化硅与超高铝玻璃的复合材料气缸内能长期保持800
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1000℃又不须要被冷却水快速降温,这就能使氮化硅与超高铝玻璃的复合材料中的燃油能充分燃烧并有效去除二氧化碳等气体,能使碳排放比较金属发动机大大降低。
[0011]所以氮化硅与超高铝玻璃的复合材料气缸内的能长期保持800
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1000℃又不须要被冷却水快速降温,这就能使更多的热能值转变为机械动力，氮化硅与超高铝玻璃的复合材料气缸有助于解决现有金属发动机气缸技术热能利用率只有30
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35％的产业性技术的大问题,所以氮化硅与超高铝玻璃的复合材料气缸有助于热能利用率提升到70
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85％。所以氮化硅与超高铝玻璃的复合材料气缸能在汽车领域、船舶领域、飞机领域、柴油及煤炭及天然气发电领域产生发动机和气轮机产业中,大幅提升热效率、大幅节省能源、大幅减少碳排放(可大幅改变和升级现有汽车国六排放标准及欧洲的排放标准)、能对全球气候变暖产生减缓作用的新趋势的技术效果。
[0012]而本专利技术的技术解决方案，属于新的产品专利技术类型，也属于在新用途领域中发现了产品的新性质，利用新性质解决了金属发动机和气轮机的5个重大技术问题，产生了新的技术效果的
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用途专利技术。只要利用了5个新性质中的其中1个新性质，解决了金属发动机和气轮机的5个重大技术问题其中1个产业性技术的大问题，产生了发动机和气轮机产业进步的大幅提升热效率、大幅节省能源、大幅减少碳排放(可大幅改变和升级现有汽车国六排放标准及欧洲的排放标准)、对全球气候变暖产生减缓作用的新趋势的技术效果。那么本专利技术一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用，就具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。

技术介绍

[0013]现在所有国家的汽车公司、船舶公司、飞机公司、火力发电气轮机公司，如：日本丰田汽车公司和本田等汽车公司；德国宝马汽车公司和大众等汽车公司；美国的通用汽车公司和福特汽车公司；中国上海汽车公司和吉利汽车公司及长城等汽车公司；及中船集团公司，三井船用柴油机公司；中国商用飞机公司；沃尔沃公司；中远集团公司；中海集团公司；日本邮船公司；川崎汽船公司；上海汽轮机公司；C919大飞机发动机公司；等等，都设立有专门的研究所：
[0014]都在研究1.如何克服发动机气缸的金属材料，就是在加了润滑油时摩擦系数也大，产生的严重影响发动机效率的技术问题；如何克服金属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，产生的严重影响发动机效率不高的技术问题。
[0015]都在研究2.如何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，会因为金属材料的热扩散率mm2/S的性能差(即物体在加热或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用,其特征在于，所述氮化硅与超高铝玻璃的复合材料包括玻璃粉粒和氮化硅粉粒；通过烧结使所述玻璃粉粒粘结、包裹所述氮化硅陶瓷粉粒，按重量百分比氮化硅Si3N4的总含量为20
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90％，所述玻璃材料的含量为8
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80％，所述玻璃粉粒按照重量百分率计，在所述玻璃粉粒中氧化铝的含量为35
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54％，氧化镁的含量为0
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15％，氧化硅的含量为30
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82％，氧化钙的含量为0
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15％，氧化硼的含量为0
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15％，所述复合材料热扩散率小于4mm2/S，热导率小于6w/[(m.K)],复合材料的软化温度＞1100℃,从0
‑
40℃升到1100℃的热膨胀率等于或低于6(
×
10
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6/℃)。2.根据权利要求1所述的一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用，其特征在于，所述氮化硅与超高铝玻璃的复合材料包括玻璃粉粒和氮化硅粉粒；通过烧结使所述玻璃粉粒粘结、包裹所述氮化硅陶瓷粉粒，氮化硅玻璃从0
‑
40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(
×
10
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6℃)，软化温度＞860℃，按重量百分比氮化硅Si3N4的总含量为20
‑
90％，所述玻璃材料的含量为8
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80％，所述玻璃粉粒按照重量百分率计，在所述玻璃粉粒中氧化铝的含量为4
‑
54％，氧化镁的含量为0
‑
15％，氧化硅的含量为30
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82％，氧化钙的含量为0
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15％，氧化硼的含量为0
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15％。3.根据权利要求1所述的一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用，其特征在于，按重量百分比氮化硅Si3N4+氧氮化硅Si2N2O的含量，占氮化硅与超高铝玻璃的复合材料总含量的20
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90％。4.根据权利要求1所述的一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用，其特征在于，所述氮化硅与超高铝玻璃的复合材料热扩散率小于6mm2/S，热导率小于9w/[(m.K)]。5.根据权利要求1所述的一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用，其特征在于，所述氮化硅与超高铝玻璃的复合材料，热扩散率小于4mm2/S，热导率小于6w/[(m.K)]。6.根据权利要求1所述的一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用，其特征在于，所述氮化硅与超高铝玻璃的复合材料，其特征在于，所述氮化硅与超高铝玻璃的复合材料从0
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40℃升到1100℃的热膨胀率等于或低于6(
×
10
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6/℃)。7.根据权利要求1所述的一种氮化硅与超高铝玻璃的复合材料在发动机中的应用，其特征在于，所述氮化硅与超高铝玻璃的复合材料，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德宁，
申请(专利权)人：深圳前海发维新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：