專利名稱：發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷鑲塊及其制作方法，尤其涉及一種應用于發(fā)動機燃燒 室的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊及其制作方法。
背景技術：
發(fā)動機工作時，其燃燒室處于高溫環(huán)境，因而，承受高熱負荷的發(fā)動機燃 燒室通常配備有相應的內(nèi)襯，以便在承受過高的熱負荷時能獲得保護，傳統(tǒng)的 燃燒室內(nèi)襯采用金屬合金制作(例如鐵鎳合金)，這些合金材料雖然具有較好 的耐磨性能，但耐熱性能較差，長期高溫時冷熱、收縮膨脹、金屬疲勞，承受 周期短，易產(chǎn)生變形、裂紋，極易發(fā)生毀損、燒蝕，就會致使發(fā)動機功率下降、 噪音增大、汽油或機油就會燃燒不充分、油耗增加、發(fā)動機的壽命縮短，在現(xiàn) 有發(fā)動機增壓、強化的趨勢下，傳統(tǒng)合金材料的燃燒室內(nèi)襯顯然不相適應。
另外，隨著天然氣作為清潔能源作為發(fā)動機的燃料后，由于受燃料的性能 的影響，天然氣發(fā)動機排氣溫度較高，嚴重影響發(fā)動機燃燒室的使用性能，天
然氣燃料自身含有少量腐蝕性氣體(如H2S)也會造成金屬合金材料的腐蝕失 效，因而采用何種材料來替代金屬合金制作發(fā)動機的燃燒室，使得發(fā)動機具有 較好的性能成為天然氣發(fā)動機開發(fā)過程中的關鍵問題之一。
由上所述可知，燃燒室內(nèi)襯應由耐熱材料制成，現(xiàn)有的多種陶瓷材料具有 良好的耐溫性、耐腐蝕、耐磨、絕緣及自潤滑等性能，與金屬材料相比，陶瓷 材料基于其高的耐熱強度、耐腐蝕性和低的熱傳導性而理想的適用于作為這樣 的內(nèi)襯，但陶瓷材料的配比及其制備方法需要嚴格掌控，目前在國內(nèi)制作用陶 瓷材料在制作發(fā)動機軸承方面已廣泛應用，但卻還未涉及燃燒室內(nèi)襯的制作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊，具有耐高溫、抗腐蝕
性強，耐磨性能好、冷態(tài)和工作狀態(tài)下收縮膨脹率小等優(yōu)點，設置于發(fā)動機燃 燒室內(nèi)，能夠使發(fā)動機減少能量損耗且減少環(huán)境污染。
本發(fā)明的又一 目的在于提供上述發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作方法，以制 作上述發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊，其工藝簡單、良品率高。
根據(jù)本發(fā)明的上述目的，提出一種發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊，其組成成分包
括氮化硅、氧化釔及氧化鋁，其中，氮化硅為80 90份，氧化釔為5 10份，氧 化鋁為5 10份。
同時，提出一種制作如權利要求l所述的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的方法， 包括以下步驟
步驟l:配料，將氮化硅粉、氧化釔粉及氧化鋁粉按重量比混合成所需原 料粉；
步驟2:混料；在原料粉中加入適量高分子材料在球磨機中進行研磨混合 配制混料；
步驟3:將混料鑄塑成型；將配制好的混料注入鑲塊模具中鑄塑成型，待
混料成型固化后脫模干燥，冷卻后得到半成品；
步驟4:排膠，將該制品的半成品置于排膠爐中加熱，進行排膠；
步驟5:燒結，將排膠后的半成品置于燒結爐中在高溫高壓的氣氛下進行
燒結，得到成品。
進一步包括步驟6:精加工，精加工包括進行表面粗磨、精磨及精度校正 至尺寸要求。
本發(fā)明的有益效果所制作的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊具有良好的高溫物理 系數(shù)、高溫化學性能穩(wěn)定，熱導率低、耐高溫、抗腐蝕性強、耐磨性能好，摩 擦系數(shù)小、冷態(tài)和工作狀態(tài)下收縮膨脹率小等特點，其質(zhì)量輕、使用壽命長， 長期使用不變形、裂紋，能夠適應發(fā)動機燃燒室的熱蝕環(huán)境，改變了傳統(tǒng)發(fā)動 機燃燒室因材料造成的耗能高和能量散失嚴重的缺點，可顯著提高發(fā)動機性 能，提高能源的利用率，且可使煙味和氮味減少，減少環(huán)境污染。另外，本發(fā) 明的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作工藝簡單，原料取得方便，成型率高，因而 能夠適用于各種發(fā)動機燃燒室。


下面結合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細描述，將使本發(fā)明的技 術方案及其他有益效果顯而易見。 附圖中，
圖l為本發(fā)明的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作方法的流程圖。
具體實施例方式
參閱圖l,其為本發(fā)明的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作方法的流程圖。該 方法包括以下步驟
步驟l:配料；將氮化硅粉、氧化釔粉及氧化鋁粉按重量比混合成所需原 料粉；原料粉按重量比配制，其組成成分包括氮化硅、氧化釔及氧化鋁，以原 料的總量百分比計量，氮化硅為80 90份，氧化釔為5 10份，氧化鋁為5 10份。
步驟2:混料；在原料粉中加入適量高分子材料在球磨機中進行研磨混合
配制混料，本步驟的混合在120'C 18(TC下進行，混合介質(zhì)為乙醇。高分子材 料在混料的形成的過程中，防止了原料粉的團聚，使得原料粉能夠混合均勻； 同時，高分子材料富有彈性，可以緩釋混料在熱成型時收縮所產(chǎn)生的應力，有 效的抑制了裂紋的產(chǎn)生，隨著制備過程的進行，在后續(xù)的排膠過程中，高分子 材料逐漸地被氧化除去，該高分子材料可為聚乙烯醇、聚乙二醇或聚乙烯吡咯 烷酮等。
步驟3:將混料鑄塑成型；將配制好的混料注入至鑲塊模具中鑄塑成型， 待混料成型固化后脫模干燥，自然冷卻后得到半成品；在本實施例中，鑲塊模 具根據(jù)發(fā)動機燃燒室的形狀和尺寸制作，鑄塑成型可采用傳統(tǒng)的陶瓷壓鑄成型 或注塑成型等工藝方法將混料在高壓下成型;干燥可采用烘箱加熱至6(TC 130 'C，干燥1 3小時，然后自然冷卻。
步驟4:排膠；將制品的半成品在排膠爐中加熱到60(TC 110(rC，并保溫 0.5 3小時，進行排膠，然后自然冷卻；本步驟是在排膠爐中升溫升至高分子 材料揮發(fā)的溫度，以將半成品中的高分子材料排出，并使之具有一定的機械強 度，為樣品的燒結創(chuàng)造條件。
步驟5:燒結；將排膠后的半成品置于燒結爐中在高溫高壓的氣氛下進行 燒結，得到成品；本步驟的燒結溫度一般為1800°C~2500°C ，氣壓一般為200 280 個大氣壓，在高壓下升溫至預定溫度后，保溫1 3小時，然后自然降溫至室溫。
步驟6:精加工，后續(xù)的精加工包括進行表面粗磨、精磨和精度校正至尺 寸要求。
根據(jù)上述方法所制得發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊，其組成成分包括氮化硅、氧 化釔及氧化鋁，以原料的總量百分比計量，氮化硅為80 90份，氧化釔為5 10 份，氧化鋁為5 10份。
本發(fā)明的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊具有良好的高溫物理系數(shù)、高溫化學性能 穩(wěn)定，熱導率低、耐高溫、抗腐蝕性強、耐磨性能好，摩擦系數(shù)小、冷態(tài)和工 作狀態(tài)下收縮膨脹率小等特點，其質(zhì)量輕、使用壽命長，長期使用不變形、裂 紋，能夠適應發(fā)動機燃燒室的熱蝕環(huán)境，改變了傳統(tǒng)發(fā)動機燃燒室因材料造成 的耗能高和能量散失嚴重的缺點，可顯著提高發(fā)動機性能，提高能源的利用率， 且可使煙味和氮味減少，減少環(huán)境污染。另外，本發(fā)明的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲 塊的制作工藝簡單，原料取得方便，成型率高，因而能夠適用于各種發(fā)動機燃 燒室。
以上所述，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術方案 和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬于 本發(fā)明所保護的范圍。
權利要求
1、一種發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊，其特征在于，其組成成分包括氮化硅、氧化釔及氧化鋁，其中，氮化硅為80～90份，氧化釔為5～10份，氧化鋁為5～10份。
2、 一種制作如權利要求l所述的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的方法，其特征在 于，包括以下步驟步驟l:配料，將氮化硅粉、氧化釔粉及氧化鋁粉按重量比混合成所需原 料粉；步驟2:混料；在原料粉中加入適量高分子材料在球磨機中進行研磨混合 配制混料；步驟3:將混料鑄塑成型；將配制好的混料注入鑲塊模具中鑄塑成型，待混料成型固化后脫模干燥，冷卻后得到半成品；步驟4:排膠，將該制品的半成品置于排膠爐中加熱，進行排膠；步驟5:燒結，將排膠后的半成品置于燒結爐中在高溫高壓的氣氛下進行燒結，得到成品。
3、 如權利要求2所述的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作方法，其特征在于， 進一步包括步驟6:精加工，精加工包括進行表面粗磨、精磨及精度校正至尺 寸要求。
4、 如權利要求2所述的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作方法，其特征在于， 步驟1中的氮化硅為80 卯份，氧化釔為5 10份，氧化鋁為5 10份。
5、 如權利要求2所述的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作方法，其特征在于， 步驟2中的高分子材料為聚乙烯醇、聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。
6、 如權利要求2所述的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作方法，其特征在于， 步驟2中的混料溫度為120°C~180°C，混合介質(zhì)為乙醇。
7、 如權利要求2所述的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作方法，其特征在于， 步驟3的鑲塊模具根據(jù)發(fā)動機燃燒室的形狀和尺寸制作。
8、 如權利要求2所述的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作方法，其特征在于， 步驟3的干燥采用烘箱加熱至60'C 13(rC，干燥1 3小時，然后自然冷卻。
9、 如權利要求2所述的陶瓷制品的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟4的排膠 溫度為60(rC 110(TC，升溫至預定溫度后，保溫0.5 3小時，然后自然冷卻。
10、 如權利要求2所述的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的制作方法，其特征在于， 步驟5中的燒結溫度為180(TC 250(TC，氣壓為200 280個大氣壓。
全文摘要
一種發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊，其組成成分包括氮化硅、氧化釔及氧化鋁，其中，氮化硅為80～90份，氧化釔為5～10份，氧化鋁為5～10份。制作所述發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊的方法，包括以下步驟將氮化硅粉、氧化釔粉及氧化鋁粉按重量比混合成所需原料粉；在原料粉中加入適量高分子材料在球磨機中進行研磨混合配制混料；將配制好的混料注入鑲塊模具中鑄塑成型，待混料成型固化后脫模干燥，冷卻后得到半成品；排膠；將排膠后的半成品置于燒結爐中在高溫高壓的氣氛下進行燒結，得到成品。本發(fā)明所制作的發(fā)動機燃燒室陶瓷鑲塊耐高溫、抗腐蝕性強、耐磨性能好，可顯著提高能源的利用率，減少環(huán)境污染。
文檔編號C04B35/66GK101376596SQ20081021624
公開日2009年3月4日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權日2008年9月17日
發(fā)明者鄧湘凌, 斌 馬 申請人:鄧湘凌;馬 斌