CN103451547B - 一种高强度粉末冶金活塞环材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高强度粉末冶金活塞环材料及其制备方法,由下列重量百分比的原料制成:石墨3.4-3.6、硅3.2-3.5、钛0.7-0.9、锰5.7-5.9、铬1.2-1.6、B0.2-0.3、锌0.7-0.9、钼0.2-0.6、GeO0.1-0.16、SnO0.2-0.3、微晶蜡1.4-1.8、硬酯酸锌2.1-2.3、助剂1.4-1.5、铁余量;本发明材料不仅可获得细小均匀的显微组织,而且使烧结过程中碳化物和非金属夹杂物弥散分布。烧结后材料的硬度、抗弯强度高均较高,其硬度即可达到68HRC以上。
Description
技术领域
本发明属于一种粉末冶金技术领域,具体是一种高强度粉末冶金活塞环材料及其制备方法。
背景技术
活塞环(PistonRing)是用于崁入活塞槽沟内部的金属环,活塞环分为两种:压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体;机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环,它被装配到剖面与其相应的环形槽内。往复和旋转运动的活塞环,依靠气体或液体的压力差,在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。现有活塞环一般采用铸件加工,然后进行渗铬、渗氮等处理,生产工艺复杂,成本高,速度慢,不能满足现有企业的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度粉末冶金活塞环材料及其制备方法,生产的粉末冶金活塞环具有耐磨性好,强度高,成本纸、速度快的特点。
本发明的技术方案如下:
一种高强度粉末冶金活塞环材料,其特征在于由下列重量百分比的原料制成:石墨3.4-3.6、硅3.2-3.5、钛0.7-0.9、、锰5.7-5.9、铬1.2-1.6、B0.2-0.3、锌0.7-0.9、钼0.2-0.6、GeO0.1-0.16、SnO0.2-0.3、微晶蜡1.4-1.8、硬酯酸锌2.1-2.3、助剂1.4-1.5、铁余量;
所述的助剂由下列重量份的原料制成:铁粉3-4、氧化锌2-3、二氧化钛1-2、高岭土粉5-6、氮化铝粉1-2、硅烷偶联剂KH5502-3、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯1-2、硼化铬5-6、双十四碳醇酯1-2、顺丁烯二酸酐2-3、二甲基硅油1-2;制备方法是将铁粉、氧化锌、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉放入球磨罐中加水研磨4-5小时,喷雾干燥后,与其它剩余物料混合,研磨2-3小时,分散均匀即可。
所述的高强度粉末冶金活塞环的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将各原料在75-80℃下混合研磨60-90分钟后,装入模具,580-590Mpa下压制成坯;
(2)将压坯放在烧结炉中,以80-90℃/小时速率升温至450-550℃条件下烧结2-3小时;然后以120-130℃/小时速率升温至950-980℃条件下烧结1-2小时;再以以80-90℃/小时速率升温至1150-1180℃条件下烧结2-3小时;再以250-280℃/小时速率降温至250-280℃条件下,保温2-3小时;
(3)将压坯送入蒸汽处理炉中,在590-640℃下蒸汽处理40-50分钟;取出;
(4)在230-250℃下保温2-3小时,取出放入0℃冰水中,冷却至室温;
(5)经过磨削加工即得。
本发明助剂能大大提高各原料成分的分散性,使得各原料分散更均匀,提高了粉末冶金组织的均匀性,同时改善了粉末组织的力学性能,提高了其强度与耐磨性能。
本发明材料不仅可获得细小均匀的显微组织,而且使烧结过程中碳化物和非金属夹杂物弥散分布。烧结后材料的硬度、抗弯强度高均较高,其硬度即可达到68HRC以上。
具体实施方式
一种高强度粉末冶金活塞环材料,由下列重量百分比的原料制成:
石墨3.4、硅3.2、钛0.9、、锰5.7、铬1.2、B0.2、锌0.7、钼0.2、GeO0.1、SnO0.2、微晶蜡1.4、硬酯酸锌2.3、助剂1.4、铁余量;
所述的助剂由下列重量份(公斤)的原料制成:铁粉4、氧化锌2、二氧化钛1、高岭土粉6、氮化铝粉2、硅烷偶联剂KH5503、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯2、硼化铬6、双十四碳醇酯1、顺丁烯二酸酐2、二甲基硅油2;制备方法是将铁粉、氧化锌、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉放入球磨罐中加水研磨4-5小时,喷雾干燥后,与其它剩余物料混合,研磨2-3小时,分散均匀即可。
所述的高强度粉末冶金活塞环的制备方法,包括以下步骤:
(1)将各原料在75-80℃下混合研磨60-90分钟后,装入模具,580-590Mpa下压制成坯;
(2)将压坯放在烧结炉中,以80-90℃/小时速率升温至450-550℃条件下烧结2-3小时;然后以120-130℃/小时速率升温至950-980℃条件下烧结1-2小时;再以以80-90℃/小时速率升温至1150-1180℃条件下烧结2-3小时;再以250-280℃/小时速率降温至250-280℃条件下,保温2-3小时;
(3)将压坯送入蒸汽处理炉中,在590-640℃下蒸汽处理40-50分钟;取出;
(4)在230-250℃下保温2-3小时,取出放入0℃冰水中,冷却至室温;
(5)经过磨削加工即得。
本发明样品经过检测,活塞环硬度(HRC)达68~72,抗弯强度达1300~1420MPa,冲击韧性达7.4-9J·cm-2。
Claims (2)
1.一种高强度粉末冶金活塞环材料,其特征在于由下列重量百分比的原料制成:石墨3.4-3.6、硅3.2-3.5、钛0.7-0.9、锰5.7-5.9、铬1.2-1.6、B0.2-0.3、锌0.7-0.9、钼0.2-0.6、GeO0.1-0.16、SnO0.2-0.3、微晶蜡1.4-1.8、硬脂酸锌2.1-2.3、助剂1.4-1.5、铁余量;所述的助剂由下列重量份的原料制成:铁粉3-4、氧化锌2-3、二氧化钛1-2、高岭土粉5-6、氮化铝粉1-2、硅烷偶联剂KH5502-3、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯1-2、硼化铬5-6、双十四碳醇酯1-2、顺丁烯二酸酐2-3、二甲基硅油1-2;制备方法是将铁粉、氧化锌、二氧化钛、高岭土粉、氮化铝粉放入球磨罐中加水研磨4-5小时,喷雾干燥后,与其它剩余物料混合,研磨2-3小时,分散均匀即可。
2.根据权利要求1所述的高强度粉末冶金活塞环的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将各原料在75-80℃下混合研磨60-90分钟后,装入模具,580-590MPa下压制成坯;
(2)将压坯放在烧结炉中,以80-90℃/小时速率升温至450-550℃条件下烧结2-3小时;然后以120-130℃/小时速率升温至950-980℃条件下烧结1-2小时;再以80-90℃/小时速率升温至1150-1180℃条件下烧结2-3小时;再以250-280℃/小时速率降温至250-280℃条件下,保温2-3小时;
(3)将压坯送入蒸汽处理炉中,在590-640℃下蒸汽处理40-50分钟;取出;(4)在230-250℃下保温2-3小时,取出放入0℃冰水中,冷却至室温;
(5)经过磨削加工即得。
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