一种活塞材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种活塞材料，包括以下重量份数的原料：铝粉100‑150份，硅粉15‑25份，炭粉15‑25份，镁粉3‑5份，碳化钛20‑40份，铜粉1‑3份，纳米铪粉3‑5份。本发明专利技术还公开了一种活塞材料的制备方法，包括如下步骤：分别称取上述重量份数的活塞材料原料；将各活塞材料原料分别球磨，球磨后过筛网，混合，得混合原料；将混合原料倒入模具，并将模具置于真空环境中进行高温熔炼，冷却后得活塞材料。本发明专利技术的优点在于：通过对高温性能影响较大的合金元素按一定比例进行添加调整配比，从而提高材料的高温强度和高温热稳定性，最终获得一种高温抗拉、抗热蚀、抗疲劳、抗磨损的活塞材料。 1

【技术实现步骤摘要】
一种活塞材料及其制备方法
本专利技术涉及新材料
，尤其涉及一种活塞材料及其制备方法。
技术介绍
为了减少能耗、降低大气污染、提高内燃机的效率，提高燃烧温度已成为内燃机的重要发展趋势，相应的对内燃机配件的高温强度及高温耐磨性提出了更高的要求。目前，国内生产活塞的生产厂家主要原材料之一的铝锭大多是共晶铝硅ZL108或ZL109，这种材料的机械性能和铸造流动性能满足一般的需求，但其高温强度低：高温300℃时，抗拉强度只有69-85MPa，体积稳定性达0.028％；该材料在面对日益要求高负荷高燃爆低污染的发动机来讲就已开始表现出力不从心了。因此，为改善合金的高温性能，目前急需对活塞材料的成分及制备工艺进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种高温抗拉、抗热蚀、抗疲劳、抗磨损的活塞材料及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种活塞材料，包括以下重量份数的原料：铝粉100-150份，硅粉15-25份，炭粉15-25份，镁粉3-5份，碳化钛20-40份，铜粉1-3份，纳米铪粉3-5份。作为本专利技术的优选方式之一，包括以下重量份数的原料：铝粉125份，硅粉20份，炭粉20份，镁粉4份，碳化钛35份，铜粉2份，纳米铪粉4份。作为本专利技术的优选方式之一，包括以下重量份数的原料：铝粉110份，硅粉18份，炭粉18份，镁粉3.2份，碳化钛30份，铜粉1.5份，纳米铪粉3.2份。作为本专利技术的优选方式之一，包括以下重量份数的原料：铝粉130份，硅粉22份，炭粉22份，镁粉4.2份，碳化钛40份，铜粉2.2份，纳米铪粉4.2份。作为本专利技术的优选方式之一，包括以下重量份数的原料：铝粉145份，硅粉24份，炭粉24份，镁粉4.5份，碳化钛45份，铜粉2.5份，纳米铪粉4.5份。一种制备上述活塞材料的方法，包括如下步骤：(1)分别称取上述重量份数的活塞材料原料；(2)将称取的各活塞材料原料分别球磨，球磨后过筛网，接着进行混合，得混合原料；(3)将混合原料倒入模具中，并将模具置于真空环境中进行高温熔炼，冷却后得活塞材料。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(2)中筛网为110-140目筛网。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(3)中熔炼温度为1100-1200℃，熔炼时间为2-3h。作为本专利技术的优选方式之一，所述步骤(3)中冷却速率为20-24℃/min。作为本专利技术的优选方式之一，所述冷却速率具为22℃/min。本专利技术各原料的功效：Si在适当范围内具有最高常温强度及高温强度；Mg提高抗拉强度，Ti细化金相组织，提高合金的高温性能，在高温下与许多元素和化合物发生反应，使铝合金吸气性增强；Cu提高常温、高温抗拉强度和硬度，但铜高时，使体积稳定性下降，应控制在合适范围内；Hf提高合金的高温抗拉强度，增强体积稳定性。本专利技术相比现有技术的优点在于：通过对高温性能影响较大的合金元素按一定比例进行添加调整配比，从而提高材料的高温强度和高温热稳定性，最终获得一种高温抗拉、抗热蚀、抗疲劳、抗磨损的活塞材料；其在高温300℃下的抗拉强度达80-98MPa，高温350℃下的抗拉强度达75-90MPa，体积稳定性小于0.018％。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1本实施例的一种活塞材料，包括以下重量份数的原料：铝粉100份，硅粉15份，炭粉15份，镁粉3份，碳化钛20份，铜粉1份，纳米铪粉3份。该活塞材料在高温300℃下的抗拉强度达80MPa，高温350℃下的抗拉强度达75MPa，体积稳定性为0.018％；并且，经抗疲劳磨损试验，该活塞材料的抗摩擦效果较常规共晶铝硅材料提升15％，产品寿命提升10％。实施例2本实施例的一种活塞材料，包括以下重量份数的原料：铝粉150份，硅粉25份，炭粉25份，镁粉5份，碳化钛40份，铜粉3份，纳米铪粉5份。该活塞材料在高温300℃下的抗拉强度达85MPa，高温350℃下的抗拉强度达78MPa，体积稳定性为0.016％；并且，经抗疲劳磨损试验，该活塞材料的抗摩擦效果较常规共晶铝硅材料提升15％，产品寿命提升10％。实施例3本实施例的一种活塞材料，包括以下重量份数的原料：铝粉125份，硅粉20份，炭粉20份，镁粉4份，碳化钛35份，铜粉2份，纳米铪粉4份。该活塞材料在高温300℃下的抗拉强度达83MPa，高温350℃下的抗拉强度达78MPa，体积稳定性为0.017％；并且，经抗疲劳磨损试验，该活塞材料的抗摩擦效果较常规共晶铝硅材料提升15％，产品寿命提升10％。实施例4本实施例的一种活塞材料，包括以下重量份数的原料：铝粉110份，硅粉18份，炭粉18份，镁粉3.2份，碳化钛30份，铜粉1.5份，纳米铪粉3.2份。该活塞材料在高温300℃下的抗拉强度达98MPa，高温350℃下的抗拉强度达90MPa，体积稳定性为0.014％；并且，经抗疲劳磨损试验，该活塞材料的抗摩擦效果较常规共晶铝硅材料提升15％，产品寿命提升10％。实施例5本实施例的一种活塞材料，包括以下重量份数的原料：铝粉130份，硅粉22份，炭粉22份，镁粉4.2份，碳化钛40份，铜粉2.2份，纳米铪粉4.2份。该活塞材料在高温300℃下的抗拉强度达95MPa，高温350℃下的抗拉强度达88MPa，体积稳定性为0.015％；并且，经抗疲劳磨损试验，该活塞材料的抗摩擦效果较常规共晶铝硅材料提升15％，产品寿命提升10％。实施例6本实施例的一种活塞材料，包括以下重量份数的原料：铝粉145份，硅粉24份，炭粉24份，镁粉4.5份，碳化钛45份，铜粉2.5份，纳米铪粉4.5份。该活塞材料在高温300℃下的抗拉强度达90MPa，高温350℃下的抗拉强度达85MPa，体积稳定性为0.016％；并且，经抗疲劳磨损试验，该活塞材料的抗摩擦效果较常规共晶铝硅材料提升15％，产品寿命提升10％。实施例7本实施例的一种活塞材料的制备方法，包括如下步骤：(1)分别称取上述实施例中相应重量份数的活塞材料原料；(2)将称取的各活塞材料原料分别球磨，球磨后过110目筛网，接着进行混合，得混合原料；(3)将混合原料倒入模具中，并将模具置于真空环境中进行1100℃高温熔炼2h，以20℃/min的冷却速率冷却后得活塞材料。实施例8本实施例的一种活塞材料的制备方法，包括如下步骤：(1)分别称取上述实施例中相应重量份数的活塞材料原料；(2)将称取的各活塞材料原料分别球磨，球磨后过140目筛网，接着进行混合，得混合原料；(3)将混合原料倒入模具中，并将模具置于真空环境中进行1200℃高温熔炼3h，以24℃/min的冷却速率冷却后得活塞材料。实施例9本实施例的一种活塞材料的制备方法，包括如下步骤：(1)分别称取上述实施例中相应重量份数的活塞材料原料；(2)将称取的各活塞材料原料分别球磨，球磨后过125目筛网，接着进行混合，得混合原料；(3)将混合原料倒入模具中，并将模具置于真空环境中进行1150℃高温熔炼2.5h，以22℃/min的冷却速率冷却后得活塞材料。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活塞材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：铝粉100‑150份，硅粉15‑25

【技术特征摘要】
1.一种活塞材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：铝粉100-150份，硅粉15-25份，炭粉15-25份，镁粉3-5份，碳化钛20-40份，铜粉1-3份，纳米铪粉3-5份。2.根据权利要求1所述的活塞材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：铝粉125份，硅粉20份，炭粉20份，镁粉4份，碳化钛35份，铜粉2份，纳米铪粉4份。3.根据权利要求1所述的活塞材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：铝粉110份，硅粉18份，炭粉18份，镁粉3.2份，碳化钛30份，铜粉1.5份，纳米铪粉3.2份。4.根据权利要求1所述的活塞材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：铝粉130份，硅粉22份，炭粉22份，镁粉4.2份，碳化钛40份，铜粉2.2份，纳米铪粉4.2份。5.根据权利要求1所述的活塞材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：铝粉145份，硅粉24份，炭粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩，
申请(专利权)人：安徽浩丰实业有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34