非晶增强的发动机气门材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非晶增强的高性能发动机气门材料及其制备方法。该气门内部采用金属材料，在金属材料外部包覆非晶合金。本发明专利技术的气门材料的表面硬度高、耐磨性好、寿命高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及新材料领域，尤其设及一种气口材料及其制备方法。
技术介绍
发动机的工作特点要求气口要具备耐磨擦、耐高溫、耐疲劳、高初性等特征，气口 材料的性能直接影响到发动机的性能。由于该项技术的高度商业价值及高度的商业机 密性，关于气口材料及其加工工艺方面的相关报道极少。目前国内的气口材料有40Cr、 4化9Si2、4化10Si2Mo、21-4N和23-8N等少数几种。然而，我国目前的气口寿命尚不及国外 先进水平的=分之一。 气口分为进气口与排气n，空气通过进气口进入发动机气缸内与燃料混合燃烧， 燃烧后产生的废气通过排气口排出气缸，从而实现新鲜空气进入气缸燃烧产生车辆行驶的 动力并排除废气。在运过程之中，燃料燃烧的热能转化为机械能。汽车内常见的是每个汽 缸布置有4个气口，4汽缸的发动机一共有16个气口。发动机是机车的核屯、部件，而气口 又是发动机的关键零件之一。气口是用来打开或关闭进、排气道的直接零件，其工作环境 恶劣、对材料的性能要求高。气口头部溫度很高，而且还承受气体的压力、气口弹黃的作用 力和传动组件惯性力，其润滑、冷却条件差，要求气口必须有一定强度、刚度、耐热和耐磨性 能。进气口一般采用合金钢(铭钢、儀铭钢)，排气口采用耐热合金(娃铭钢)。 专利技术专利CN104895638A提供了一种汽车发动机进气口，采取烙炼铸造，锻造头 部，调质热处理，切削加工，碳氮共渗热处理，锥面磨削加工，锥面堆焊，表面打磨，涂覆涂层 等工艺步骤，并对气口进行碳氮共渗热处理提高进气口的硬度及强度，避免出现腐蚀点。 专利技术专利CN103256085A提出了一种烧重油船用发动机的气口，包括气口基体和 气口盘锥面，气口基体的材料采用23-8N气口钢，气口盘锥面上设置有强化层，强化层采用 儀基合金材料，具体各组分质量百分比为：77-82%的儀、2. 2-3. 4%的铁、9. 5-12. 5%的铭、 0. 1-0. 5%的碳、3. 5-4. 2%的娃、2. 0-2. 5%的棚。W提高其口的寿命。 专利技术专利CN103627956A公开了一种发动机用高耐磨性能进气口材料及该气口 的制造方法。采用的合金成分范围为：：C:0. 32~0. 40%;Si:0. 17~0. 27%;M〇:0. 5~ 1. 2% ;Mn:0. 50~0. 80% ;佩：0. 2~0. 5% ;Cr:0. 80~1. 10% ;W:0. 50~1. 0%;Ni:《0. 013〇/〇; P:《0. 015 ;S:《0. 015 ;Cu:《0. 010% ;余料为化。该气口经表面纳米化、低溫渗氮、堆焊 鹤错合金等工艺加工而成。 专利技术专利CN103627961A公开了一种进气口，进气口采用的合金成分重量百分比 为：C:0. 32 ~0. 40% ;Si:0. 17 ~0. 37% ;Mo:2. 5 ~3. 5% ;Mn:0. 50 ~0. 80% ;Cr:0. 80 ~ 1. 10% ;W:0. 50~1. 0% ;余量为纯度为99. 8%的化。该气口经表面纳米化、低溫渗氮、堆焊 鹤错合金等工艺加工而成。该气口可W在50(TCW上的高溫长期服役，但是当发动机的性能 提升，要求气口在550°CW上的溫度长时间服役时，由于运要求材料具有优异的耐磨性能， 运个材料便不能胜任了。
技术实现思路
[000引专利技术目的：为解决上述技术问题，本专利技术提供本一种成本适中、硬度高、摩擦磨损 性能优异的非晶增强的高性能发动机气口材料及其制备方法。 技术方案：为实现上述技术方案，本专利技术提供了一种气口，所述气口内部采用金属 材料，在其外部包覆非晶合金；其中非晶合金含有Zr、Ti、Mo、A1、W、V、B等元素，其中Zr、 Ti、Mo、Al的原子比为50 :15 :8 :12。非晶合金层的厚度为200-500微米。 由于非晶材料具有高强度、高硬度、高耐磨性能，因此，采用外层包覆非晶，能够大 大提高气口材料的性能。 上述气口的制造方法，包括如下工艺步骤：所述气口内部采用金属材料，在其外部 包覆非晶合金。其制备方法包括如下工艺步骤： (1) 选择金属材料，将其通过锻造、铸造、社制等方式加工成气口毛巧； (2) 烙炼非晶合金：按照该合金的原子比配置原料，进行真空烙炼，诱注冷却后得到非 晶合金； (3) 采用锐床加工对气口毛巧的锥面进行表面光洁度处理； (4) 在锥面焊接非晶合金； (5) 进行表面光洁度处理。 有益效果：使用本专利技术的气n，由于其具有优异的高溫性能(强度、抗氧化性、耐磨 性与疲劳寿命等)，能够提高发动机的工作溫度，因而提升燃料的燃烧热量与利用效率。能 够产生明显的经济效益。采用焊接非晶材料，保证了气口表面具有优异的强度、硬度、摩擦 磨损性能。【具体实施方式】 采用W下实施例具体说明本专利技术的技术方案。 实施例1 (1) 选择钢铁材料作为基体，其成分为C:0. 35% ;Si:0. 05% ;M〇:0. 14% ;Mn:0. 75〇/〇; Cr:0. 87%;W:1.0%;Ce: 0. 1%;Nb: 0.l%;Cu: 0. 05%;将其通过锻造、方式加工成气口毛 巧； (2) 烙炼ZrwTiisMosAlnWsVsBs非晶合金：按照该合金的原子比配置原料，进行真空烙 炼，诱注冷却后得到非晶合金； (3) 采用锐床加工对锥面进行表面光洁度处理； (4) 在锥面焊接非晶合金； (5) 进行表面光洁度处理。[001引实施例2 (1) 选择45钢作为基体，将其通过锻造、方式加工成气口毛巧； (2) 烙炼ZrsDTiisMosAlnWABz非晶合金：按照该合金的原子比配置原料，进行真空烙 炼，诱注冷却后得到非晶合金； (3) 采用锐床加工对锥面进行表面光洁度处理； (4) 在锥面焊接非晶合金； (5) 进行表面光洁度处理。[001引实施例3 (1) 选择Ti-6A1-4V作为基体，将其通过锻造、方式加工成气口毛巧； (2) 烙炼ZrwTiisMosAlnWsVsBs非晶合金：按照该合金的原子比配置原料，进行真空烙 炼，诱注冷却后得到非晶合金； (3) 采用锐床加工对锥面进行表面光洁度处理； (4) 在锥面焊接非晶合金； (5) 进行表面光洁度处理。 实施例4 (1) 选择YT15合金作为基体，将其通过锻造、方式加工成气口毛巧； (2) 烙炼ZrsDTiisMosAlnWABz非晶合金：按照该合金的原子比配置原料，进行真空烙 炼，诱注冷却后得到非晶合金； (3) 采用锐床加工对锥面进行表面光洁度处理； (4) 在锥面焊接非晶合金； (5) 进行表面光洁度处理。[001引 测试W上实施例所得的气口与对比例（调制处理的40化合金材料）的表面硬度、 磨损率、疲劳强度、台架试验寿命(数据见表1 )，可W看到，本专利技术的硬度大、磨损性能优 异，疲劳性能高。[001引表1材料的表面硬度、磨损率、疲劳强度、台架试验寿命【主权项】1. 一种非晶增强的高性能发动机气门材料及其制备方法，所述气门内部采用金属材 料，在其外部包覆非晶合金；其制备方法包括如下工艺步骤： (1) 选择金属材料，将其通过锻造、铸造、乳制等方式加工成气门毛坯； (2) 熔炼非晶合金：按照该合金的原子比配置原料，进行真空熔炼，浇注冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非晶增强的高性能发动机气门材料及其制备方法，所述气门内部采用金属材料，在其外部包覆非晶合金；其制备方法包括如下工艺步骤：（1）选择金属材料，将其通过锻造、铸造、轧制等方式加工成气门毛坯；（2）熔炼非晶合金：按照该合金的原子比配置原料，进行真空熔炼，浇注冷却后得到非晶合金；（3）采用铣床加工对气门毛坯的锥面进行表面光洁度处理；（4）在锥面包覆非晶合金；（5）进行表面光洁度处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秋香，
申请(专利权)人：杨秋香，
类型：发明
国别省市：广东;44