高强韧可溶性复合材料盐芯及制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强韧可溶性复合材料盐芯及其制备方法。该盐芯由水溶性的金属盐、粘结剂、氧化物纤维和金属复合盐晶须制成，其制备方法是将金属盐、粘结剂、纤维和晶须按比例混合均匀后放入模具中压制成盐芯坯料，再将盐芯坯料放入炉中进行焙烧，冷却出炉后按盐芯具体尺寸进行机械加工，最后将加工好的盐芯包装成箱。本发明专利技术所制备的高强度高韧性盐芯可承受不大于２００ＭＰａ的金属液压力，可以用来制备挤压铸造、低压铸造和金属型铸造零件的复杂内腔。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高功率增压发动机活塞盐芯及制备方法，特别是 一种高强韧可溶性复合材料盐芯及制备方法。技术背景随着可变涡轮增压技术和高压共轨直喷技术的发展，用户对柴油 发动机升功率、结构紧凑性、铸件形状复杂程度和热负荷提出了越来 越高的要求，对柴油机的关重件的材料及制造技术也提出了新的更高 的要求。为了提高柴油机的关重件的组织和性能，优化零件的材料设 计、结构设计和制备工艺是唯一的选择，其中优化材料设计是迄今20年来柴油机的关重件的主要研究方向，业已取得了很多有利的成 果，许多新型高强耐热铝合金及其复合材料也在不断涌现。但是随着 使用要求的提高，目前在铝合金材料方面开发的潜力已经越来越小。 而优化结构设计和制备工艺是现在必然的选择，因此新开发的柴油机 的关重件的结构越来越复杂，铸造精度要求越来越高，制备工艺也由 普通的金属型铸造转向高压高精度铸造方法。传统盐芯由于强度低、 塑性差、表面质量差、尺寸稳定性和机加工性不足，已经不能满足高 功率柴油机的要求，因此开发新型的高强度、高塑性、尺寸稳定性好、 表面质量优良和可机械加工性的复合材料盐芯已是当今发动机关重 件生产的必然选择。传统盐芯由于强度低、塑性差、表面质量差、尺寸稳定性和机加 工性不足，致使该盐芯只适合金属凝固压力小的普通金属型铸造及用 于表面质量和性能要求较低的铸件内腔。对于形状和结构复杂、内腔表面质量和材料性能要求高的复杂柴油机铸件，如高功率高增压柴油机活塞、缸体、机体等零件，普通的金属型铸造已经很难满足要求， 需要金属凝固压力大的铸造方法如低压铸造、压力铸造、差压铸造、 挤压铸造等，这时如果再采用传统盐芯，必然导致盐芯易断裂，铸件 内腔形状不完整、尺寸差异大。德国MAHLE公司曾成功开发出一种用于大马力柴油机活塞的内 冷油道活塞，并实现了工业化批量生产，在中国专利200610125398. 7 文本中也报道了一种发动机活塞盐芯及制备方法，但是这些活塞的盐 芯均存在强度较低、塑性差、不能机械加工等不足，致使该盐芯只能 运用在金属型铸造和较低压力的差压铸造。
技术实现思路
本专利技术的目的是要克服现有技术中传统盐芯的强度低、塑性差、 尺寸稳定性差的问题，进而提供一种高强度、高塑性、尺寸稳定性好、 表面质量优良并具有可机械加工性的高强韧可溶性复合材料盐芯及 制备方法。本专利技术所述的高强韧可溶性复合材料盐芯由水溶性的金属盐、粘 结剂、氧化物纤维和金属复合盐晶须制备而成，其实现在于，按重量 百分比(wt%)该盐芯的组成为60% 70%的水溶性的金属盐、10% 20% 的粘结剂、5% 15%的氧化物纤维和5% 15%的金属复合盐晶须。本专利技术的实现还在于高强韧可溶性复合材料盐芯，所用的水溶 性的金属盐为粒度是80 140目的金属氯化物和金属氟化物。本专利技术的实现还在于高强韧可溶性复合材料盐芯，所用的粘结 剂为粒度是160 200目的粘土或者膨润土。本专利技术的实现还在于高强韧可溶性复合材料盐芯，所用的纤维为商业市售的金属氧化物纤维，晶须为商业市售的金属复合盐晶须。 本专利技术所述髙强韧可溶性复合材料盐芯的制备方法包括下述的具体制备步骤a. 烘干将金属盐、粘结剂、氧化物纤维和金属复合盐晶须分别放置于箱式炉中加热，加热温度100'C 30(TC，保温2 4h;b. 碾磨及分筛将烘干后的原料分别倒入碾磨机内碾磨3 5分 钟，金属盐用120目筛网过筛，粘结剂用180目筛网过筛；c. 配料将分筛后的原料按60% 70%的水溶性的金属盐、10% 20%的粘结剂和5% 15%的氧化物纤维、5% 15%的金属复合盐晶须称 好，倒入混合机搅拌20 40分钟，然后加入物料总量1% 5%的水再 搅拌20 40分钟，混好后按盐芯所需的重量称好；d. 压制将称好的原料放入模具型腔中，使原料在型腔中分布 均匀，然后用10 30MPa的压力压制成型；e. 焙烧将压制好的盐芯放入箱式炉中，先150 20(TC烘干lh， 再升温至750 800'C保温0. 5h，然后随炉冷却至IO(TC出炉；f. 加工将焙烧好的盐芯装在夹具上按盐芯具体尺寸加工，将加工好的盐芯包装成箱。通过大量的实践表明，本专利技术制备的高强韧可溶性复合材料盐 芯，具有强度高、塑性好、耐热冲击、尺寸稳定性好、表面质量优良和可机械加工等特点，可以承受不大于200MPa的金属液压力并可机 械加工，可以用于挤压铸造、差压铸造、压力铸造、低压铸造和金属 型铸造等铸造方法，以及运用这些铸造方法制备的高功率高增压的柴 油机活塞的复杂内腔和发动机其它关重件的形状复杂、尺寸精度高的 内腔。具体实施例方式下面结合实施例对本
技术实现思路
进行详细说明 实施例1:采用本专利技术制备复合材料盐芯，其组成为65%的水溶性的金属 盐(NaCl)、 15%的粘结剂(膨润土)、 10%的氧化物纤维以及10%的金属复合盐晶须。金属盐的粒度为120目，粘结剂为膨润土，其粒度 为180目，纤维为国产市售的Al203纤维，晶须为国产市售的硼酸铝 晶须。其制备方法为a. 烘干将金属盐、粘结剂、氧化物纤维和金属复合盐晶须分别 放置于箱式炉中加热，加热温度200'C，保温2.5h;b. 碾磨及分筛将烘干后的原料分别倒入碾磨机内碾磨4分钟，金属盐用120目不锈钢筛网过筛，粘结剂用180目的不锈钢筛网过筛；C.配料将分筛后的原料比例称好，倒入混合机搅拌30分钟， 然后加入物料总量3%的水再搅拌30分钟，混好后按盐芯的所需重量 称好；d. 压制将称好的原料放入模具型腔中，注意原料在型腔中分 布均匀，然后用25MPa的压力压制成型；e. 焙烧将压制好的盐芯放入箱式炉中焙烧，其工艺步骤为先175'C烘干lh，再升温至78(TC保温0. 5h，然后随炉冷却至IOO'C 出炉；f. 加工将焙烧好的盐芯装在夹具上按盐芯具体尺寸加工，最 后将加工好的盐芯包装成箱。实施例2:制备方法同实施例1，盐芯的配料比例为70%的水溶性的金属 盐(CaCl2)、 10%的粘结剂(粘土)、 10%的氧化物纤维和10%的金属复 合盐晶须。金属盐的粒度为120目，粘结剂为膨润土，其粒度为180 目，纤维为国产市售的Al203纤维，晶须为国产市售的硼酸铝晶须。 实施例3制备方法同实施例1,盐芯的配料比例为60%的水溶性的金属 盐(NaCl)、 10%的粘结剂(粘土)、 15%的氧化物纤维和15%的金属复合 盐晶须。金属盐的粒度为120目，粘结剂为膨润土，其粒度为180目，纤维为国产市售的Ah03纤维，晶须为国产市售的硼酸铝晶须。实施例4高强韧可溶性复合材料盐芯的配料比例同实施例1，其制备方法为a. 烘干将金属盐、粘结剂、氧化物纤维和金属复合盐晶须分别放置于箱式炉中加热，加热温度10(TC，保温4h;b. 碾磨及分筛将烘干后的原料分别倒入碾磨机内碾磨5分钟，金属盐用120目的不锈钢筛网过筛,粘结剂用180目不锈钢筛网过筛;C.配料将分筛后的原料比例称好，倒入混合机搅拌40分钟，然后加入适量水再搅拌20分钟，混好后按盐芯的所需重量称好；d. 压制将称好的原料放入模具型腔中，注意原料在型腔中分 布均匀，然后用30MPa的压力压制成型；e. 焙烧将压制好的盐芯放入箱式炉中焙烧，其工艺步骤采用先20(TC烘干lh，再升温至800'C保温0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强韧可溶性复合材料盐芯，其特征在于按重量百分比该盐芯的组成为：６０％～７０％的水溶性的金属盐、１０％～２０％的粘结剂、５％～１５％的氧化物纤维和５％～１５％的金属复合盐晶须。

【技术特征摘要】
1、一种高强韧可溶性复合材料盐芯，其特征在于按重量百分比该盐芯的组成为60％～70％的水溶性的金属盐、10％～20％的粘结剂、5％～15％的氧化物纤维和5％～15％的金属复合盐晶须。2、 根据权利要求1所述的高强韧可溶性复合材料盐芯，其特征 在于:所述的水溶性的金属盐为粒度是80 140目的金属氯化物或者 金属氟化物。3、 根据权利要求1所述的高强韧可溶性复合材料盐芯，其特征 在于所述的粘结剂为粒度是160 200目的膨润土或者粘土。4、 一种用于制备权利要求1所述复合材料盐芯的方法，其特征 在于包括下述的制备步骤a. 烘干将金属盐、粘结剂、氧化物纤维和金属复合盐晶须分别放置于箱式炉中加热，加热温度10(TC 30(TC，保温2 4h;b. 碾磨及分筛将烘干后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建平，杨忠，郭永春，李艳，
申请(专利权)人：西安康博新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]