[其他]堿土金屬硅鋁酸鹽微晶玻璃的增強

無效

• 申請號: 85108548
• 申請日: 1985-11-23
• 公開（公告）號: CN85108548A
• 公開（公告）日: 1986-10-15
• 發明（設計）人: 肯尼思·奇翁;里德·弗蘭克林·庫泊;基肖·普魯肖特姆·加德卡利;羅納德·萊魯伊·斯圖爾特;馬克·彼得·泰勒
• 申請（專利權）人: 康寧玻璃廠
• 主分類號: C03C10/04
• 分類號: C03C10/04;C03C14/00
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 沈兆南

用無機晶須和纖維耒增強玻璃、微晶玻璃、燒結陶瓷、塑料以及金屬，已實踐了很長時間。通常，晶須這個術語是指較長的單晶纖維。總的耒說，晶須被描述為具有小于大約100微米的粗細并有至少為100的長度對直徑之比。

晶須作為在各種基質材料中的增強劑，已經獲得了廣泛的用途，因為，它們有固有的形狀、高的彈性模量以及高的抗拉強度。為了說明這一點，當分散在晶狀基質中時，各向異性的纖維狀外形的晶須強烈地抑制著它們向該晶體材料的晶粒邊界運動，因而顯著地改善了該材料抗蠕變的性能。同樣，許多不同的晶須具有高的彈性模量和抗拉強度，這使得它們能夠生產出的復合材料制品顯示出卓越的比強度（強度比重量）和比剛度（剛度比重量）性能。例如，由非常剛強的低密度共價化合物，諸如碳化物、氮化物和氧化物制取的晶須，當考慮到同它們重量的比例時，能夠顯示出高于大部分金屬的彈性模量，而且常常是比鋼的比強度大許多倍。

同晶須對照，纖維通常被看作是多晶體的或非晶態的。為了理解潛伏于由纖維所給予復合體的強度提高的基本意義，所進行的廣泛研究已經表明，強度提高的機理是基體通過剪切把載荷傳遞到纖維上。這個載荷的傳遞發生在接近于距纖維末端幾個纖維直徑的地方。

據信，該基本強化的機理同含晶須復合材料的強化機理是相同的。但是通過基質傳遞到晶須上的力其大小取決于晶須的長度和縱橫比。因而，晶須可能沒有被加載到破壞應力的程度，其結果便未能充分利用它增強能力的優越性。

除了晶須長度和縱橫比之外，晶須關于同施加應力的取向以及在晶須未端的應力集中都導致比纖維可能產生的為低的強度。所以，晶須增強的復合材料將典型地顯露比之由相同成分制作的非定向性連續纖維復合材料有較低的機械性能（當延著纖維的軸向測量其性能時）。然而，含晶須的復合材料相對于含連續纖維的復合材料耒說，在下列這方面還是具有優越的，即它們在宏觀上各向同性。

微晶玻璃起源于美國專利2，920，971號，如在該專利中解釋的那樣，微晶玻璃是通過原始玻璃體有控制地在原位析晶而制備的。生產微晶玻璃物品通常包含三個基本步驟：（1）熔制一爐預定成份的玻璃料;（2）冷卻該熔料至一個溫度至少是在該玻璃制成予定外形的玻璃物品的變形溫度范圍之內，或者是低于該變形溫度范圍;（3）使該玻璃物品進行一個予定的熱處理規程，以使該玻璃在原位析晶，習慣上，在結晶熱處理中采用較該玻璃退火溫度為高的溫度，而達到或超過該玻璃軟化點的溫度也不是稀有的。

碳化硅SiC纖維和晶須已經表現出可以作為許多金屬和非金屬基質的增強劑。例如，美國專利4，324，843號記載了碳化硅SiC纖維增強的微晶玻璃復合材料的成形，其中微晶玻璃基質材料是選自硅鋁酸鹽組份系統、鋰硅鋁酸鹽組份系統、鎂硅鋁酸鹽組份系統以及它們的組合系統。美國專利4，464，475號公開了碳化硅纖維增強的微晶玻璃復合材料的生產，其中占優勢的晶相由鋇大隅石構成。美國專利4，464，192號描述了由碳化硅晶須增強的玻璃和微晶玻璃復合材料，其中微晶玻璃基質是選自鋰硅鋁酸鹽、鎂硅鋁酸鹽、硅鋁酸鹽以及它們的結合物這一組材料。

據稱，上述諸基質材料適用于約為1000°-1300℃這個溫度范圍。高于上述范圍的溫度使那些構成物不能有足夠的耐火性來提供足夠高的粘性使載荷傳遞到纖維和晶須上面。結果，基質材料便過度地變形，而且使該復合材料失去承受載荷的能力。