CN103934453A - 利用改性金属粉末锻造汽油机连杆毛坯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于新材料加工技术领域，公开了利用改性金属粉末锻造汽油机连杆毛坯的方法，包括以下步骤，a）金属混料制备，b）改性混料制备，c）改性金属粉末制备，d）烧结。本发明锻造工艺简单可行，适用于制作汽油机连杆以及其他机械性能要求较高的金属件。

Description

利用改性金属粉末锻造汽油机连杆毛坯的方法

 

技术领域

本发明涉及利用改性金属粉末锻造汽油机连杆毛坯的方法，属于新材料加工技术领域。

 

背景技术

 粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。

粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。

（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。

（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。

（5）可以实现近净形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。

（6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

粉末锻造汽车汽油机连杆的显微组织均匀，且力学性能优于传统的模锻连杆。粉末锻造工艺特别明显的改善了连杆的疲劳强度。连杆的粉末锻造工艺与普通模锻工艺相比，其生产工序减少，从而使工艺流程缩短。目前，高性能发动机对连杆提出更高的要求，强度、刚度要高，并要具有较高的韧性、纯净度和疲劳性能。现有技术中已有利用粉末冶金制备连杆毛坯的工艺技术，但是大多存在存在能耗较高，工艺复杂，而且连杆毛坯的性能达不到汽油机连杆的需求。因此，现有技术亟待需要一种新型的利用改性金属粉末锻造汽油机连杆毛坯的方法。

 

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种利用改性金属粉末锻造汽油机连杆毛坯的方法。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种利用改性金属粉末锻造汽油机连杆毛坯的方法，它包括以下步骤：a）金属混料制备，b）改性混料制备，c）改性金属粉末制备，d）烧结；

优选地，具体包括如下步骤：

a)金属混料制备：按照重量份取铁100-150份，铜5-6份，镍3-4份，锰2-3份，铬2-3份，碳化硅1-2份，碳化钛1-2份以及钛酸钡1-2份，混合，加入适量的水，送入球磨机中球磨，得到500目的混合物，然后喷雾干燥、烘干得到金属混料；

b）改性混料制备：按照重量份取滑石粉10-12份，硫酸锌5-6份，硫酸锰3-4份，甲基丙烯酸甲酯2-3份以及三聚磷酸钠1-3份，混合均匀，在10-12Mpa下压制成坯料，然后送入800-900℃下煅烧2-3小时，冷却后，粉碎成800目的改性混料；

c）改性金属粉末制备：将步骤a）的金属混料、步骤b）的改性混料以及钠水玻璃按照100：10：1的重量比混合均匀，然后按照10℃/分钟的速度升温至300℃，边加热边搅拌，搅拌速度为100转/分钟；随后由300℃降低至30℃，添加硅胶粉，按照500转/分钟的搅拌速度搅拌3分钟，得到改性金属粉末；硅胶粉的粒径为800目，重量为所述金属混料的千分之一；

d）烧结：将步骤c）制备的改性金属粉末在8-10Mpa压力下压制成块状，置于烧结炉中，以10-12℃/分钟速率升温至900℃条件下烧结1小时，然后以12-14℃/分钟速率升温至1200℃条件下烧结2小时，最后冷却至室温即可。

本发明取得的有益效果主要包括以下几个方面：

本发明通过加入改性混料，能够填充在金属混料较大大颗粒的缝隙间，提高了产品内部组织结构的纵横均匀度，进而提高了产品的硬度和拉伸强度；本发明添加一定比例的硅胶和钠水玻璃，其特殊的分子结构和孔径可以与各原料紧密嵌合到一起，大大增强了各原料之间的粘合能力，提高了机械强度；本发明通过多次正交试验选择各种金属和非金属原料，配比较合理，在各方面的机械性能均表现出较好的性能，适用于制作小型汽油机连杆以及其他机械性能要求较高的金属件。

 

具体实施方式

下面将结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。

实施例1

利用改性金属粉末锻造汽油机连杆毛坯的方法，它包括以下步骤：a）金属混料制备，b）改性混料制备，c）改性金属粉末制备，以及d）烧结；

上述方法具体包括如下步骤：

a)金属混料制备：按照重量份取铁100份，铜5份，镍3份，锰2份，铬2份，碳化硅1份，碳化钛1份以及钛酸钡1份，混合，加入占铁十分之一质量的水，送入球磨机中球磨，得到500目的混合物，然后喷雾干燥、烘干得到金属混料；

b）改性混料制备：按照重量份取滑石粉10份，硫酸锌5份，硫酸锰3份，甲基丙烯酸甲酯2份以及三聚磷酸钠1份，混合均匀，在10Mpa下压制成坯料，然后送入900℃下煅烧2小时，冷却后，粉碎成800目的改性混料；

c）改性金属粉末制备：将步骤a）的金属混料、步骤b）的改性混料以及钠水玻璃（模数3.2）按照100：10：1的重量比混合均匀，然后按照10℃/分钟的速度升温至300℃，边加热边搅拌，搅拌速度为100转/分钟；随后由300℃降低至30℃，添加硅胶粉，按照500转/分钟的搅拌速度搅拌3分钟，得到改性金属粉末；硅胶粉的粒径为800目，重量为所述金属混料的千分之一；

d）烧结：将步骤c）制备的改性金属粉末在8Mpa压力下压制成块状，置于烧结炉中，以10℃/分钟的速度升温至900℃，在900℃条件下烧结1小时，然后以12℃/分钟速率升温至1200℃，在1200℃条件下烧结2小时，最后冷却至室温即可。

上述汽油机连杆毛坯的性能测试：

产品密度：7.83g/cm³

硬度 HRC：75

冲击功（J）：68

极限拉伸强度强度(MPa)：1023

伸长率(%)：32.1

屈服强度(MPa)：702。

 

实施例2

利用改性金属粉末锻造汽油机连杆毛坯的方法，它包括以下步骤：a）金属混料制备，b）改性混料制备，c）改性金属粉末制备，d）烧结；

具体包括如下步骤：

a)金属混料制备：按照重量份取铁150份，铜6份，镍4份，锰3份，铬3份，碳化硅2份，碳化钛2份以及钛酸钡2份，混合，加入占铁十分之一质量的水，送入球磨机中球磨，得到500目的混合物，然后喷雾干燥、烘干得到金属混料；

b）改性混料制备：按照重量份取滑石粉12份，硫酸锌6份，硫酸锰4份，甲基丙烯酸甲酯3份以及三聚磷酸钠3份，混合均匀，在10-12Mpa下压制成坯料，然后送入800℃下煅烧3小时，冷却后，粉碎成800目的改性混料；

c）改性金属粉末制备：将步骤a）的金属混料、步骤b）的改性混料以及钠水玻璃（模数3.2）按照100：10：1的重量比混合均匀，然后按照10℃/分钟的速度升温至300℃，边加热边搅拌，搅拌速度为100转/分钟；随后由300℃降低至30℃，添加硅胶粉，按照500转/分钟的搅拌速度搅拌3分钟，得到改性金属粉末；硅胶粉的粒径为800目，重量为所述金属混料的千分之一；

d）烧结：将步骤c）制备的改性金属粉末在10Mpa压力下压制成块状，置于烧结炉中，以10℃/分钟的速度升温至900℃，在900℃条件下烧结1小时，然后以12℃/分钟速率升温至1200℃，在1200℃条件下烧结2小时，最后冷却至室温即可。

上述汽油机连杆毛坯的性能测试：

产品密度：7.84g/cm³

硬度 HRC：73

冲击功（J）：66

极限拉伸强度强度(MPa)：1053

伸长率(%)：33.7

屈服强度(MPa)：691。

 

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.利用改性金属粉末锻造汽油机连杆毛坯的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a）金属混料制备，b）改性混料制备，c）改性金属粉末制备，d）烧结。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述a）金属混料制备，包括如下步骤：

按照重量份取铁100-150份，铜5-6份，镍3-4份，锰2-3份，铬2-3份，碳化硅1-2份，碳化钛1-2份以及钛酸钡1-2份，混合，加入适量的水，送入球磨机中球磨，得到粒径为500目的混合物，然后喷雾干燥、烘干得到金属混料。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述b）改性混料制备，包括如下步骤：

按照重量份取滑石粉10-12份，硫酸锌5-6份，硫酸锰3-4份，甲基丙烯酸甲酯2-3份以及三聚磷酸钠1-3份，混合均匀，在10-12Mpa下压制成坯料，然后送入800-900℃下煅烧2-3小时，冷却后，粉碎成800目的改性混料。

4.如权利要求1-3任其一所述的方法，其特征在于，所述c）改性金属粉末制备，包括如下步骤：

将步骤a）的金属混料、步骤b）的改性混料以及钠水玻璃按照100：10：1的重量比混合均匀，然后按照10℃/分钟的速度升温至300℃，边加热边搅拌，搅拌速度为100转/分钟；随后由300℃降低至30℃，添加硅胶粉，按照500转/分钟的搅拌速度搅拌3分钟，得到改性金属粉末；所述硅胶粉的粒径为800目，重量为所述金属混料的千分之一。

5.如权利要求1-4任其一所述的方法，其特征在于，所述d）烧结，包括如下步骤：

将步骤c）制备的改性金属粉末在8-10Mpa压力下压制成块状，置于烧结炉中，以10℃/分钟的速度升温至900℃，在900℃条件下烧结1小时，然后以12℃/分钟速率升温至1200℃，在1200℃条件下烧结2小时，最后冷却至室温即可。