发动机用结构陶瓷研究的发展动向

先进结构陶瓷在发动机上的应用是国际上陶瓷界和发动机界共同感兴趣的热门研究课题。文章主要介绍了汽车用陶瓷燃气轮机和低散热陶瓷柴油机的研究开发现状、存在问题及今后发展动向。     

高温结构陶瓷

高温结构陶瓷是一类具有卓越高温性能的无机非金属材料,主要由硅、碳、氧、氮、硼等元素及金属以共价键和离子键结合的化合物构成。其共同特点是,在高温下的强度和硬度高,蠕变小,能抵抗氧和其他化学物质的侵蚀,并有较高的断裂韧性和耐磨损性,其耐机械振动和温度激变的能力也远较一般陶瓷优越。目前国际上     

添加稀土氧化物的热压氮化硅陶瓷

本工作制备了一种添加稀土氧化物的热压氮化硅陶瓷,其抗弯强度从室温到1300℃可保持在800—900 MPa,1400℃时为680 MPa,室温断裂韧性值为4.38—4.96 MPa m^1/2。X光扫描电子显微镜、电子探针及能量色散谱分析表明,这种材料由细小的β-Si₃N₄晶粒、α-Si₃N₄晶须、四方形含La晶体和含La玻璃相组成。对断口的观察发现这种陶瓷直到1400℃仍以穿晶断裂为主。此外,还就添加剂对强度和断裂韧性的影响进行了讨论。     

Y2O3-Al2O3-Si2N2O系统相关系

本文研究了Y₂O₃-Al₂O₃-Si₂N₂O系统的亚固相关系和1550℃的等温面相关系。研究结果表明,Si₂N₂O可与小于15mol％的Al₂O₃形成O′-Sialon(O′_s.s.)。2Y₂O₃·Si₂N₂O可与2Y₂O₃·Al₂O₃形成连续固溶体(J_s.s.).在Y₂O₃-Al₂O₃-Si₂N₂O系统的Si₂N₂O一端,Si₂N₂O与Y₂O₃会反应生成Si₃N₄和Y₁₀[SiO₄]₆N₂(H相)。因此在该系统中有四个四元相区:H-Si₂N₂O-O′_s.s.-Si₃N₄,H-3Y₂O₃·5Al₂O₃-O′_s.s.-Si₃N₄,H-3Y₂O₃·5Al₂O₃-Y₂O₃·Si₂N₂O-Si₃N₄,H-3Y₂O₃·5Al₂O₃-Y₂O₃·Si₂N₂O-J_s.s..在1550℃等温面相图中,在近Al₂O₃-Si₂N₂O系统一边有一个很大的液相区。其低共熔组成为:Y₂O₃:2Si₂N₂O:2Al₂O₃,T=1450℃。