CN107338384A - 一种粉末冶金汽车活塞的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉末冶金汽车活塞的制备方法，不锈钢粉30‑40份、二硫化钼5‑6份、纳米硅化钛10‑20份、石墨20‑30份、助剂3‑11份、镍粉6‑14份、三氧化二锡3‑8份、聚苯硫醚10‑14份、硼化铪1‑6份、三氧化二锡2‑5份、碳化钒1‑3份，其中助剂由聚硅氧烷‑丙烯酸酯季铵盐共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯微球按照重量比1‑3：4：6‑7组成的。本发明通过优化的原料组合，合理设置配比和生产工艺，形成的粉末冶金汽车活塞具有较好的综合力学性能，不仅具有较高的强度和硬度、耐磨性好的特点，又保持良好的韧性，合金的质量稳定均一，提高了耐高温的特性。

Description

一种粉末冶金汽车活塞的制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，涉及一种粉末冶金汽车活塞的制备方法。
技术背景
近年来，随着汽车轻量化的发展，越来越多的汽车采用了铝基材料发动机，活塞作为发动机中重要的组成部件，使用的活塞材料主要有铸铁、铸钢、铝合金,以及新开发出的活塞材料，如铝基复合材料、陶瓷材料、碳材料、耐热镁合金材料、镁基复合材料等。但是随着发动机功率和排放标准的提高，这些材料承受高温负荷的能力越来越不能满足要求。由于粉末冶金不受熔炼限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它结构组分，并且在相当大的范围内根据要求进行调整，进而在力学性能上能达到与构件匹配的效果。所以研究各种机械零部件的粉末冶金的配方，适应不同的需要，具有重要的意义。而纳米材料可以满足传统材料所达不到的要求，同时应用纳米材料可以满足金属加工领域中对材料性能的特殊要求，但是现有技术中纳米材料应用于粉末冶金技术中的披露还很少，并且技术不成熟。目前纳米材料使用技术存在的主要问题为纳米粉体颗粒材料的团聚问题，导致粉体颗粒材料在使用中由于颗粒表面张力所致而形成的颗粒团聚，从而导致在使用中添加化学分解剂进行团聚颗粒的分解才能正常使用，但是这样就会带来使用难度的增加和化学污染，同时降低了使用效率，这就限制这纳米材料在粉末冶金技术中的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种粉末冶金汽车活塞的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种粉末冶金汽车活塞的制备方法，包括以下步骤：先按重量份称取不锈钢粉30-40份、二硫化钼5-6份、纳米硅化钛10-20份、石墨20-30份、助剂3-11份、镍粉6-14份、三氧化二锡3-8份、聚苯硫醚10-14份、硼化铪1-6份、三氧化二锡2-5份、碳化钒1-3份，其中助剂由聚硅氧烷-丙烯酸酯季铵盐共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯微球按照重量比1-3：4：6-7组成的；将除助剂以外的原料混合，加入球磨介质中，送入球磨机中球磨，得到100-200目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在20-30Mpa压力下压制成型，然后在氮气保护气氛下500-650℃进行烧结3-5小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；再加入助剂混合搅拌均匀后，装入模具，压制成坯；将压坯放在烧结炉中，以10-20℃/分钟速率升温至600-650℃条件下烧结3-6小时，然后以5-10℃/分钟速率升温至800-850℃条件下烧结2-3小时；最后空气中冷却至室温即可。
按重量份称取不锈钢粉35份、二硫化钼5.5份、纳米硅化钛15份、石墨25份、助剂7份、镍粉10份、三氧化二锡5份、聚苯硫醚12份、硼化铪4份、三氧化二锡3份、碳化钒2份。
所述助剂由聚硅氧烷-丙烯酸酯季铵盐共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯微球按照重量比2：4：6.5组成的。
在25Mpa压力下压制成型，然后在氮气保护气氛下600℃进行烧结4小时。
将压坯放在烧结炉中，以15℃/分钟速率升温至630℃条件下烧结4小时，然后以8℃/分钟速率升温至830℃条件下烧结2.5小时。
本发明具有以下有益效果：本发明通过优化的原料组合，合理设置配比和生产工艺，形成的粉末冶金汽车活塞具有较好的综合力学性能，不仅具有较高的强度和硬度、耐磨性好的特点，又保持良好的韧性，合金的质量稳定均一，提高了耐高温的特性。
具体实施方式
实施例1
一种粉末冶金汽车活塞的制备方法，包括以下步骤：先按重量份称取不锈钢粉30份、二硫化钼5份、纳米硅化钛10份、石墨20份、助剂3份、镍粉6份、三氧化二锡3份、聚苯硫醚10份、硼化铪1份、三氧化二锡2份、碳化钒1份，其中助剂由聚硅氧烷-丙烯酸酯季铵盐共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯微球按照重量比1：4：6组成的；将除助剂以外的原料混合，加入球磨介质中，送入球磨机中球磨，得到100目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在20Mpa压力下压制成型，然后在氮气保护气氛下500℃进行烧结3-5小时，将烧结后的物料粉碎后过200目筛；再加入助剂混合搅拌均匀后，装入模具，压制成坯；将压坯放在烧结炉中，以10℃/分钟速率升温至600℃条件下烧结3小时，然后以5℃/分钟速率升温至800℃条件下烧结2小时；最后空气中冷却至室温即可。
实施例2
一种粉末冶金汽车活塞的制备方法，包括以下步骤：先按重量份称取不锈钢粉40份、二硫化钼6份、纳米硅化钛20份、石墨30份、助剂11份、镍粉14份、三氧化二锡8份、聚苯硫醚14份、硼化铪6份、三氧化二锡5份、碳化钒3份，其中助剂由聚硅氧烷-丙烯酸酯季铵盐共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯微球按照重量比3：4：7组成的；将除助剂以外的原料混合，加入球磨介质中，送入球磨机中球磨，得到200目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在30Mpa压力下压制成型，然后在氮气保护气氛下650℃进行烧结5小时，将烧结后的物料粉碎后过400目筛；再加入助剂混合搅拌均匀后，装入模具，压制成坯；将压坯放在烧结炉中，以20℃/分钟速率升温至650℃条件下烧结6小时，然后以10℃/分钟速率升温至850℃条件下烧结3小时；最后空气中冷却至室温即可。
实施例3
一种粉末冶金汽车活塞的制备方法，包括以下步骤：先按重量份称取不锈钢粉35份、二硫化钼5.5份、纳米硅化钛15份、石墨25份、助剂7份、镍粉10份、三氧化二锡5份、聚苯硫醚12份、硼化铪4份、三氧化二锡3份、碳化钒2份，其中助剂由聚硅氧烷-丙烯酸酯季铵盐共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯微球按照重量比2：4：6.5组成的；将除助剂以外的原料混合，加入球磨介质中，送入球磨机中球磨，得到150目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在25Mpa压力下压制成型，然后在氮气保护气氛下600℃进行烧结4小时，将烧结后的物料粉碎后过300目筛；再加入助剂混合搅拌均匀后，装入模具，压制成坯；将压坯放在烧结炉中，以15℃/分钟速率升温至630℃条件下烧结4小时，然后以8℃/分钟速率升温至830℃条件下烧结2.5小时；最后空气中冷却至室温即可。

Claims (5)

1.一种粉末冶金汽车活塞的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：先按重量份称取不锈钢粉30-40份、二硫化钼5-6份、纳米硅化钛10-20份、石墨20-30份、助剂3-11份、镍粉6-14份、三氧化二锡3-8份、聚苯硫醚10-14份、硼化铪1-6份、三氧化二锡2-5份、碳化钒1-3份，其中助剂由聚硅氧烷-丙烯酸酯季铵盐共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯微球按照重量比1-3：4：6-7组成的；将除助剂以外的原料混合，加入球磨介质中，送入球磨机中球磨，得到100-200目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在20-30Mpa压力下压制成型，然后在氮气保护气氛下500-650℃进行烧结3-5小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；再加入助剂混合搅拌均匀后，装入模具，压制成坯；将压坯放在烧结炉中，以10-20℃/分钟速率升温至600-650℃条件下烧结3-6小时，然后以5-10℃/分钟速率升温至800-850℃条件下烧结2-3小时；最后空气中冷却至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金汽车活塞的制备方法，其特征在于：按重量份称取不锈钢粉35份、二硫化钼5.5份、纳米硅化钛15份、石墨25份、助剂7份、镍粉10份、三氧化二锡5份、聚苯硫醚12份、硼化铪4份、三氧化二锡3份、碳化钒2份。
3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金汽车活塞的制备方法，其特征在于：所述助剂由聚硅氧烷-丙烯酸酯季铵盐共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯微球按照重量比2：4：6.5组成的。
4.根据权利要求1所述的一种粉末冶金汽车活塞的制备方法，其特征在于：在25Mpa压力下压制成型，然后在氮气保护气氛下600℃进行烧结4小时。
5.根据权利要求1所述的一种粉末冶金汽车活塞的制备方法，其特征在于：将压坯放在烧结炉中，以15℃/分钟速率升温至630℃条件下烧结4小时，然后以8℃/分钟速率升温至830℃条件下烧结2.5小时。
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