CN113881903A - 嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用、气门导管和多台阶复杂结构件及制备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用、气门导管和多台阶复杂结构件及制备。本发明提供了一种嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用，按照质量百分比计，所述嫦娥钢包括以下组分：C 1～2％，Cu 30～40％，Cr 3～10％，Mo 7～13％，Co 5～17％，Ni 1～5％，V 6～22.0％，W 3～6％和Mn 1～2％。所述嫦娥钢能够有效的解决零件致密性不均匀性的问题，同时由于所述嫦娥钢具有较好的流速，也可以很好的解决多台阶复杂结构件成型时的充填问题。

Description

嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用、气门 导管和多台阶复杂结构件及制备
技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用、气门导管和多台阶复杂结构件及制备。
背景技术
目前，我国铁基粉末冶金制品主要以中低档产品为主，密度仅为6.2～6.4g/cm3，且由于零件中10％以上的孔隙率大幅度降低了材料的综合力学性能，而采用高吸能材料中的多元素铜占有30％-40％，从而有效填充零件中的孔隙率，增加零件致密性及热传导；而材料的流速又为成型有效解决了产品密度差难题，使产品的密度差小于0.15mm，减小了产品断裂问题。同时，对于多台阶复杂结构件也因为结构件的形状复杂或多台阶等问题，造成密度不均的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用、气门导管和多台阶复杂结构件及制备。所述嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件的应用中能够进一步提供铁基材料的综合性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用，按照质量百分比计，所述嫦娥钢包括以下组分：C 1～2％，Cu 30～40％，Cr 3～10％，Mo 7～13％，Co 5～17％，Ni 1～5％，V 6～22.0％，W 3～6％，和Mn 1～2％。
本发明还提供了一种气门导管，按照质量百分含量计，包括以下制备原料：上述技术方案所述嫦娥钢25％，碳粉1.4％，铜粉1％，钼粉2.2％，镍粉1.2％，锰铁粉2.4％，高温润滑剂2.0％，余量的铁基粉末。
本发明还提供了上述技术方案所述气门导管的制备方法，包括以下步骤：
按照上述技术方案所述的质量百分含量，将嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂混合，得到气门导管前驱体粉末；
将所述气门导管前驱体粉末依次进行液压成型、推杆式烧结、真空浸油和机械加工，得到所述气门导管。
优选的，所述液压成型的温度为120～150℃，压力为60～65吨，时间为3～6s；所述液压成型后的压制密度≥7.0g/cm3。
优选的，所述推杆式烧结的过程为：将所述气门导管前驱体粉末置于烧结模具中进行直立烧结；所述烧结在氮气和氨分解气氛中进行；
所述氨分解气的流量为5～10Nm3，所述氮气的流量为5～12Nm3。
优选的，所述烧结包括依次进行的第一预烧结、第二预烧结、第三预烧结、第一本烧结、第二本烧结、第三本烧结、第一冷却和第二冷却；
所述第一预烧结的温度为500±2℃；所述第二预烧结的温度为580±2℃；所述第三预烧结的温度为660±2℃；所述第一本烧结的温度为880±2℃；所述第二本烧结的温度为(1050～1150)±2℃；所述第三本烧结的温度为(1050～1150)±2℃；所述第一冷却的温度为50～60℃；所述第二冷却的温度为30～40℃；
所述第一预烧结、第二预烧结、第三预烧结、第一本烧结、第二本烧结、第三本烧结的时间均为18min。
本发明还提供了一种多台阶复杂结构件，按照质量百分含量计，包括以下制备原料：上述技术方案所述所述嫦娥钢35％，碳粉1.4％，铜粉1％，钼粉2.2％，镍粉1.2％，锰铁粉2.0％，高温润滑剂2.0％，余量的铁基粉末。
本发明还提供了上述技术方案所述的多台阶复杂结构件的制备方法，包括以下步骤：
按照上述技术方案所述的质量百分含量，将嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂混合，得到多台阶复杂结构件前驱体粉末；
将所述多台阶复杂结构件前驱体粉末依次进行液压成型、网带烧结、机械加工和浸油，得到所述多台阶复杂结构件。
优选的，所述液压成型的温度为120～150℃，压力为60～65吨，时间为3～6s；所述液压成型后的压制密度≥7.0g/cm3。
优选的，所述网带烧结在保护气氛中进行；
所述网带烧结的温度为1000～1200℃，网带速度为250mm/min。
本发明提供了一种嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用，按照质量百分比计，所述嫦娥钢包括以下组分：C 1～2％，Cu 30～40％，Cr 3～10％，Mo 7～13％，Co 5～17％，Ni 1～5％，V 6～22.0％，W 3～6％和Mn 1～2％。所述嫦娥钢能够有效的解决零件致密性不均匀性的问题，同时由于所述嫦娥钢具有较好的流速，也可以很好的解决多台阶复杂结构件成型时的充填问题。
附图说明
图1为实施例4～6所示凸轮轴脉冲盘的结构示意图；
图2为实施例1制备得到的气门导管的金相图；
图3为实施例1制备得到的气门导管和对比例1制备得到的气门导管在不同位点的磨损量测试结果。
具体实施方式
本发明提供了一种嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用，按照质量百分比计，所述嫦娥钢包括以下组分：C 1～2％，Cu 30～40％，Cr 3～10％，Mo 7～13％，Co 5～17％，Ni 1～5％，V 6～22.0％，W 3～6％和Mn 1～2％。
按照质量百分比计，本发明所述嫦娥钢包括1～2％的C，优选为1.2～1.8％，更优选为1.4～1.6％。
在本发明中，所述C的作用是得到所需的金相组织和硬度，提高了嫦娥钢的耐磨性能。
按照质量百分比计，本发明所述的嫦娥钢包括30～40％的Cu，优选为32～38％，更优选为34～36％。
在本发明中，所述Cu的作用是增加了产品的强度，提高了嫦娥钢的导热性能。
按照质量百分比计，本发明所述的嫦娥钢包括3～10％的Cr，优选为4～8％，更优选为5～7％。
在本发明中，所述Cr的作用是提升产品的耐磨性，提高了嫦娥钢的耐磨性能。
按照质量百分比计，本发明所述的嫦娥钢包括7～13％的Mo，优选为8～12％，更优选为9～11％。
在本发明中，所述Mo的作用是提高产品高温下的红硬性，提高了嫦娥钢的耐热性能。
按照质量百分比计，本发明所述的嫦娥钢包括5～17％的Co，优选为8～15％，更优选为10～12％。
在本发明中，所述Co的作用是高温下稳定的金相组织，提高了嫦娥钢的高温耐热性能。
按照质量百分比计，本发明所述的嫦娥钢包括1～5％的Ni，优选为2～4％，更优选为2.5～3.5％。
在本发明中，所述Ni的作用是细化晶粒，提高了嫦娥钢的综合性能。
按照质量百分比计，本发明所述的嫦娥钢包括6～22.0％的V，优选为10～17％，更优选为12～14％。
在本发明中，所述V的作用是高温下耐磨性，提高了嫦娥钢的高温耐磨性能。
按照质量百分比计，本发明所述的嫦娥钢包括3～6％的W，优选为3.5～5.5％，更优选为4～5％。
在本发明中，所述W的作用是产品的高温红硬性，提高了嫦娥钢的高温性能。
按照质量百分比计，本发明所述的嫦娥钢包括1～2％的Mn，优选为1.2～1.8％，更优选为1.4～1.6％。
在本发明中，所述Mn的作用是切削助剂，提高了嫦娥钢的易切削性能。
本发明对所述嫦娥钢的制备过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程并得到具有上述组分配比的合金即可。
在本发明中，所述嫦娥钢具有高强韧性、高吸能性、低磁性和耐蚀性。
在本发明中，所述嫦娥钢的断后伸长率为70～110％，屈服强度为250～800MPa，抗拉强度为550～1350MPa(抗拉强度为550MPa时，断后伸长率≥70％；抗拉强度为1350MPa时，断后伸长率≥10％)，低周疲劳寿命为铁基粉末的80倍，材料流速>s/80g(传统粉末冶金材料的流速>s/50g)；
所述嫦娥钢的强塑积(抗拉强度与断后伸长率的乘积)为50000～87000MPa·％(传统粉末合金<35000MPa·％)，单位质量吸能≥30J/g；
所述嫦娥钢的磁导率为1.262×10-6H/m；
所述嫦娥钢在质量浓度为5％的NaCl水溶液中浸泡3个月后表面无明显锈蚀。
本发明还提供了一种气门导管，按照质量百分含量计，包括以下制备原料：上述技术方案所述嫦娥钢25％，碳粉1.4％，铜粉1％，钼粉2.2％，镍粉1.2％，锰铁粉2.4％，高温润滑剂2.0％，余量的铁基粉末；
在本发明中，所述碳粉优选为石墨粉。
本发明对所述锰铁粉中的锰和铁的质量比没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的锰铁合金粉末即可。在本发明的具体实施例中，所述锰铁粉中锰和铁的质量比为4:100。
本发明对所述铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉和铁基粉末没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
在本发明中，所述高温润滑剂优选包括质量比为1:1的P11脱模剂和硬脂酸锌的混合液。
在本发明中，所述气门导管的制备原料还优选包括添加剂；所述添加剂优选包括粘结剂；本发明对所述粘结剂的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。在本发明中，所述添加剂的体积与所述嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂的总质量之比优选为25mL：100kg。
本发明还提供了上述技术方案所述气门导管的制备方法，包括以下步骤：
按照上述技术方案所述的质量百分含量，将嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂混合，得到气门导管前驱体粉末；
将所述气门导管前驱体粉末依次进行液压成型、推杆式烧结、真空浸油和机械加工，得到所述气门导管。
本发明按照上述技术方案所述的质量百分含量，将嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂混合，得到气门导管前驱体粉末。
在本发明中，所述混合的时间优选为60min。
在本发明中，所述混合优选包括以下步骤：
将嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉和锰铁粉混合，得到合金粉末；
将高温润滑剂和合金粉末混合后，与铁基粉末混合，得到所述气门导管前驱体粉末。
本发明嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉和锰铁粉混合，得到合金粉末。本发明对所述混合没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述高温润滑剂优选包括质量比为1:1的P11脱模剂和硬脂酸锌的混合液。
得到润滑剂溶液后，本发明将所述润滑剂溶液和合金粉末混合后，得到所述气门导管前驱体粉末。
在本发明中，所述润滑剂溶液和合金粉末的混合方式优选为采用高压喷雾的方式将所述润滑剂溶液喷洒在所述合金粉末中。本发明对所述高压喷雾的条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的条件进行即可。
当所述气门导管的制备原料还包括添加剂时，所述添加剂的加入时机优选为将润滑剂溶液和合金粉末混合后，再与所述添加剂混合，得到所述气门导管前驱体粉末。
在本发明中，所述的添加剂优选为粘接剂，本发明对所述粘结剂的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类进行即可。在本发明中，所述添加剂的体积与所述嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂的总质量之比优选为25mL：100kg。
在本发明中，上述技术方案所述混合的过程可以使合金粉末和添加剂更加均匀的粘附在铁基粉末表面，还能很好的预防产品的断裂。
所述嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂的混合完成后，本发明还优选包括干燥；本发明对所述干燥的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行并达到去除溶剂的目的即可。
得到气门导管前驱体粉末后，本发明将所述气门导管前驱体粉末依次进行液压成型、推杆式烧结、真空浸油和机械加工，得到所述气门导管。
在本发明中，所述液压成型的温度优选为120～150℃，更优选为125～145℃，最优选为130～140℃；压力优选为60～65吨，更优选为62～63吨；时间优选为3～6s，更优选为4～5s。在本发明中，所述液压成型后的压制密度优选≥7.0g/cm3，更优选为7.3g/cm3。
在本发明中，根据所述气门导管前驱体粉末良好的流动性，并将所述温压成型的条件控制在上述范围内可以实现有效压实孔隙的作用，进而提高其压制密度。
在本发明中，所述推杆式烧结的过程优选为：将所述液压成型后得到的成型件置于烧结模具中进行直立烧结。在本发明中，所述直立烧结能够有效解决产品在经过高温烧结过程中的变形和弯曲导致的产品直线度不满足要求的问题。
在本发明中，所述烧结优选在氮气和氨分解气氛中进行；所述氨分解气的流量优选为5～10Nm3，更优选为6～8Nm3；所述氮气的流量优选为5～12Nm3，更优选为8～10Nm3。
在本发明中，所述烧结优选包括依次进行的第一预烧结、第二预烧结、第三预烧结、第一本烧结、第二本烧结、第三本烧结、第一冷却和第二冷却；
所述第一预烧结的温度优选为500±2℃；所述第二预烧结的温度优选为580±2℃；所述第三预烧结的温度优选为660±2℃；所述第一本烧结的温度优选为880±2℃；所述第二本烧结的温度优选为(1050～1150)±2℃；所述第三本烧结的温度优选为(1050～1150)±2℃；所述第一冷却的温度优选为50～60℃；所述第二冷却的温度优选为30～40℃；所述第一预烧结、第二预烧结、第三预烧结、第一本烧结、第二本烧结、第三本烧结的时间均优选为18min。
在本发明中，将所述烧结在保护气氛中进行，并控制在上述程序中，可以防产品出现氧化、变形和脱氮的现象发生，同时还可以使材料中的各合金元素充分扩散，达到很好的机械性能。
本发明对所述真空浸油的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行并使制备得到的合金的含油率≥12％即可。
在本发明中，所述真空浸油的过程可以提高产品的自润滑和防腐蚀性能。
本发明对所述机械加工的过程没有任何特殊的限定，按照所需气门导管的尺寸，采用本领域技术人员熟知的机械加工方式和过程进行机械加工并保证能够满足产品尺寸要求即可。
所述机械加工完成后，本发明还优选包括依次进行的外径粗磨、外径精磨、清洗煮油和品检；本发明对所述外径粗磨、外径精磨、清洗煮油和品检的过程均没有任何特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明还提供了一种多台阶复杂结构件，按照质量百分含量计，包括以下制备原料：上述技术方案所述嫦娥钢35％，碳粉1.4％，铜粉1％，钼粉2.2％，镍粉1.2％，锰铁粉2.0％，高温润滑剂2.0％，余量的铁基粉末。
本发明对所述锰铁粉中的锰和铁的质量比没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的锰铁合金粉末即可。在本发明的具体实施例中，所述锰铁粉中锰和铁的质量比为4:100。
本发明对所述碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉和铁基粉末均没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。
在本发明中，所述高温润滑剂优选包括质量比为1:1的P11脱模剂和硬脂酸锌的混合液。
本发明还提供了上述技术方案所述的多台阶复杂结构件的制备方法，包括以下步骤：
按照上述技术方案所述的质量百分含量，将嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂混合，得到多台阶复杂结构件前驱体粉末；
将所述多台阶复杂结构件前驱体粉末依次进行液压成型、网带烧结、机械加工和浸油，得到所述多台阶复杂结构件。
本发明按照上述技术方案所述的质量百分含量，将嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂混合，得到多台阶复杂结构件前驱体粉末。
在本发明中，所述混合优选包括在铁基粉末中加入嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉和高温润滑剂；所述嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉和锰铁粉优选按一定顺序加入；本发明所述加入的先后顺序没有任何特殊的限定，按任意顺序加入均可。在本发明中，优选每加入一种粉末混合20min。
在本发明中，所述高温润滑剂优选包括质量比为1:1的P11脱模剂和硬脂酸锌的混合液。
在本发明中，所述混合的方式能够保证各个合金元素分散均匀。
得到多台阶复杂结构件前驱体粉末后，本发明将所述多台阶复杂结构件前驱体粉末依次进行液压成型、网带烧结、机械加工和浸油，得到所述多台阶复杂结构件。
在本发明中，所述液压成型的温度优选为120～150℃，更优选为125～145℃，最优选为130～140℃；压力优选为60～65吨，更优选为62～63吨；时间优选为3～6s，更优选为4～5s；所述液压成型后的压制密度优选为≥7.0g/cm3，更优选为7.2～7.3g/cm3。在本发明中，所述液压成型制备得到的产品中各处的压制密度差≤0.15g/cm3。
在本发明中，所述液压成型优选在CNC粉末成型液压机中进行。
在本发明中，所述液压成型可以实现多台阶复杂结构件在压制前的无预压移动，从而是压制密度更均匀且无裂纹，各处的压制密度更加均匀，进而保证产品各位置在进行了后续的热处理后的硬度和强度一致。
在本发明中，所述网带烧结优选在保护气氛中进行，所述保护气氛优选为氨分解气和氮气；所述氨分解气的流量优选为5～10Nm3，更优选为6～8Nm3；所述氮气的流量优选为5～12Nm3，更优选为8～10Nm3。
在本发明中，所述网带烧结的温度优选为1000～1200℃，更优选为1050℃、1110℃或1120℃，网带速度优选为250mm/min。
在本发明中，所述网带烧结可以在短时间内有效的防止产品的氧化，且脱脂速度很快，有效的提高了烧结的速率，增加了产量，节约了成本。
本发明对所述机械加工的过程没有任何特殊的限定，按照所需气门导管的尺寸，采用本领域技术人员熟知的机械加工方式和过程进行机械加工并保证能够满足产品尺寸要求即可。
在本发明中，所述浸油的方式优选为抛光浸油；所述抛光浸油的过程优选为将所述机械加工得到的产品放入振动光饰机中进行表面抛光，抛丸的规格优选为φ3～6mm；抛光时间优选为20～30min；振幅优选为3～6mm；抛光液优选为煤油；所述抛光液(煤油)用量优选为800～1000g。本发明对所述抛光浸油的具体过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程，能够保证所述抛光浸油后的产品无毛刺、光滑无附着物即可。
所述浸油完成后，本发明还优选包括清洗；所述清洗优选采用清洗机对所述浸油后得到的产品表面的油渍进行清洗。
所述浸油完成后，本发明还优选包括品检。本发明对所述品检的过程均没有任何特殊的要求，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
下面结合实施例对本发明提供的嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用、气门导管和多台阶复杂结构件及制备进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
嫦娥钢：C 1.2％，Cu 35％，Cr 8.7％，Mo 11.5％，Co 15.3％，Ni 3.8％，V18.50％，W4.8％和Mn 1.2％；
将25％嫦娥钢粉末、1.4％石墨粉、1％铜粉、2.2％钼粉、1.2％镍粉、2.4％锰铁粉(锰和铁的质量比为4:100)和64.8％铁基粉末混合；得到合金粉末；
采用高压喷雾的方式将2.0％的高温润滑剂(质量比为1:1的P11脱模剂和硬脂酸锌)喷洒在所述合金粉末中，得到气门导管前驱体粉末；
将所述气门导管前驱体粉末依次进行液压成型(温度为140℃，压力为62KN，时间为4s，成型后的压制密度为7.3～7.5g/cm3)，得到成型件；
将所述温压成型后得到的成型件置于烧结模具中进行直立推杆式烧结：保护气氛：氨分解气的流量为8Nm3，氮气的流量为8Nm3；第一预烧结的温度；所述烧结包括依次进行的第一预烧结(温度为500±2℃，时间为18min)、第二预烧结(温度为580±2℃，时间为18min)、第三预烧结(温度为660±2℃，时间为18min)、第一本烧结(温度为880±2℃，时间为18min)、第二本烧结(温度为1080±2℃，时间为18min)、第三本烧结(温度为1080±2℃，时间为18min)、第一冷却(温度为55℃，时间为18min)和第二冷却(温度为36℃，时间为18min)，得到烧结件；
将所述烧结件依次进行真空浸油(浸油后的含油率为≥12％)、机械加工、外径粗磨、外径精磨、清洗煮油和品检，得到所述气门导管。
实施例2
嫦娥钢：C 1.5％，Cu 37％，Cr 8.8％，Mo 12.2％，Co 15.8％，Ni 3.7％，V 16％，W3.5％，Mn 1.5％；
将25％嫦娥钢粉末、1.4％石墨粉、1.0％铜粉、2.2％钼粉、1.2％镍粉、2.4％锰铁粉(锰和铁的质量比为4:100)和64.8％铁基粉末混合；；得到合金粉末；
采用高压喷雾的方式将2.0％的高温润滑剂(质量比为1:1的P11脱模剂和硬脂酸锌)喷洒在所述合金粉末中，得到气门导管前驱体粉末；
将所述气门导管前驱体粉末依次进行液压成型(温度为135℃，压力为63KN，时间为4s，成型后的压制密度为7.3-7.5g/cm3)得到成型件；
将所述液压成型后得到的成型件置于烧结模具中进行直立推杆式烧结：保护气氛：氨分解气的流量为8Nm3，氮气的流量为10Nm3；第一预烧结的温度；所述烧结包括依次进行的第一预烧结(温度为500±2℃，时间为18min)、第二预烧结(温度为580±2℃，时间为18min)、第三预烧结(温度为660±2℃，时间为18min)、第一本烧结(温度为880±2℃，时间为18min)、第二本烧结(温度为1100±2℃，时间为18min)、第三本烧结(温度为1100±2℃，时间为18min)、第一冷却(温度为60℃，时间为18min)和第二冷却(温度为30℃，时间为18min)，得到烧结件；
将所述烧结件依次进行真空浸油(浸油后的含油率为≥12％)、机械加工、外径粗磨、外径精磨、清洗煮油和品检，得到所述气门导管。
实施例3
嫦娥钢：C 1.2％，Cu 33％，Cr 8％，Mo 12.8％，Co 16.5％，Ni 2.5％，V 20.5％，W4.5％，Mn 1.0％；
将25％嫦娥钢粉末、1.4％石墨粉、1.0％铜粉、2.2％钼粉、1.2％镍粉、2.4％锰铁粉(锰和铁的质量比为4:100)和64.8％铁基粉末混合；；得到合金粉末；
采用高压喷雾的方式将2.0％的高温润滑剂(质量比为1:1的P11脱模剂和硬脂酸锌)喷洒在所述合金粉末中，得到气门导管前驱体粉末；
将所述气门导管前驱体粉末依次进行液压成型(温度为130℃，压力为62KN，时间为4s，成型后的压制密度为7.3～7.4g/cm3)，得到成型件；
将所述温压成型后得到的成型件置于烧结模具中进行直立推杆式烧结：保护气氛：氨分解气的流量为6Nm3，氮气的流量为9Nm3；第一预烧结的温度；所述烧结包括依次进行的第一预烧结(温度为500±2℃，时间为18min)、第二预烧结(温度为580±2℃，时间为18min)、第三预烧结(温度为660±2℃，时间为18min)、第一本烧结(温度为880±2℃，时间为18min)、第二本烧结(温度为1110±2℃，时间为18min)、第三本烧结(温度为1110±2℃，时间为18min)、第一冷却(温度为56℃，时间为18min)和第二冷却(温度为32℃，时间为18min)，得到烧结件；
将所述烧结件依次进行真空浸油(浸油后的含油率为≥12％)、机械加工、外径粗磨、外径精磨、清洗煮油和品检，得到所述气门导管。
实施例4
嫦娥钢：C 1.5％，Cu 35％，Cr 8.5％，Mo 12％，Co 15％，Ni 3.5％，V 19.5％，W4％，Mn 1.0％；
在55.2％的铁基粉末中依次加入35％嫦娥钢粉末、1.4％石墨粉、1％铜粉、2.2％钼粉、1.2％镍粉、2.0％锰铁粉(锰和铁的质量比为4:100)和2.0％高温润滑剂(质量比为1:1的P11脱模剂和硬脂酸锌)混合，每加入一种原料混合20min，得到多台阶复杂结构件前驱体粉末；
按照图1所示的凸轮轴脉冲盘结构，将所述多台复杂结构件前驱体粉末置于模具中采用CNC粉末成型液压机进行液压成型，所述液压成型的温度为120℃，压力为65KN，时间为4s，得到成型件(压制密度为7.3～7.5g/cm3))；
将所述成型件进行网带烧结，所述网带烧结的保护气氛为氨分解气和氮气，温度为1050℃，网带速度为250mm/min，得到烧结件；
将所述烧结件进行机械加工后，放入振动光饰机中进行抛光浸油后，抛丸的规格为φ6mm；抛光时间为30min；振幅为3mm；煤油为1000g；抛光油品为煤油；进行品检，得到凸轮轴脉冲盘。
实施例5
嫦娥钢：C 2.0％，Cu 38％，Cr 5％，Mo 10％，Co 16％，Ni 4％，V 20％，W4％和Mn1％；
在55.2％的铁基粉末中依次加入35％嫦娥钢粉末、1.4％石墨粉、1％铜粉、2.2％钼粉、1.2％镍粉、2.0％锰铁粉(锰和铁的质量比为4:100)和2.0％高温润滑剂(质量比为1:1的P11脱模剂和硬脂酸锌)混合，每加入一种原料混合20min，得到多台阶复杂结构件前驱体粉末；
按照图1所示的凸轮轴脉冲盘结构，将所述多台复杂结构件前驱体粉末置于模具中采用CNC粉末成型液压机进行液压成型，所述液压成型的温度为150℃，压力为65KN，时间为4s，得到成型件(压制密度为7.4～7.5g/cm3)；
将所述成型件进行网带烧结，所述网带烧结的保护气氛为氨分解气和氮气，温度为1110℃，网带速度为250mm/min，得到烧结件；
将所述烧结件进行机械加工后，放入振动光饰机中进行抛光浸油后，抛丸的规格为φ6mm；抛光时间为40min；振幅为3mm；煤油为1000g；抛光油品为煤油；进行品检，得到凸轮轴脉冲盘。
实施例6
嫦娥钢：C 2.0％，Cu 36.0％，Cr 9.0％，Mo 12.5％，Co 15.5％，Ni 3.5％，V17.0％，W 3.5％和Mn 1.0％；
在55.2％的铁基粉末中依次加入35％嫦娥钢粉末、1.4％石墨粉、1％铜粉、2.2％钼粉、1.2％镍粉、2.0％锰铁粉(锰和铁的质量比为4:100)和2.0％高温润滑剂(质量比为1:1的P11脱模剂和硬脂酸锌)混合，每加入一种原料混合20min，得到多台阶复杂结构件前驱体粉末；
按照图1所示的凸轮轴脉冲盘结构，将所述多台复杂结构件前驱体粉末置于模具中采用CNC粉末成型液压机进行液压成型，所述液压成型的温度为143℃，压力为63KN，时间为4s，得到成型件(压制密度为7.3～7.5g/cm3)；
将所述成型件进行网带烧结，所述网带烧结的保护气氛为氨分解气和氮气，温度为1120℃，网带速度为250mm/min，得到烧结件；
将所述烧结件进行机械加工后，放入振动光饰机中进行抛光浸油后，抛丸的规格为φ6mm；抛光时间为30min；振幅为3mm；煤油为1000g；抛光油品为煤油；进行品检，得到凸轮轴脉冲盘。
对比例1
参考实施例1，区别仅在于未添加嫦娥钢。
测试例1
按照Q/SQR.T1.112-2012粉末冶金件密度测试标准，将实施例1制备的得到的气门导管进行三次平行密度分析测试，测试结果如表1所示：
表1实施例1制备得到的气门导管在不同位置的密度
实施例1 上端 中端 下端
第一次 7.15 7.1 7.18
第二次 7.12 7.08 7.16
第三次 7.14 7.12 7.17
按照GB5165-85含油率的测定标准，将实施例1制备得到的气门导管进行含油率测试，测试结果如表2所示：
表2实施例1制备得到的气门导管的含油率
Figure BDA0003241134600000141
Figure BDA0003241134600000151
按照GB/T 230.1-2018(金属材料洛氏硬度试验,第1部分试验方法)标准，将实施例1制备得到的气门导管进行硬度测试，所述气门导管的硬度为HRB80-100；
按照GB/T 6804-2008(烧结金属衬套径向压溃强度的测定)标准，将实施例1制备得到的气门导管进行径向压溃强度测试，所述气门导管的径向压溃强度为800-850MPa；
按照GB/T 13298-2015(金属显微组织检验方法)标准，将实施例1制备得到的气门导管进行金相测试，测试结果如图2所示(其中，左图为500X金相分析，右图为550X金相分析)，由图2可知产品中铜充分填充空隙，合金分布均匀；
按照企业材料磨损标准，将实施例1制备得到的气门导管(对应图3中高吸能材料)和对比例1制备得到的气门导管(对应图3中铁基粉末材料)取不同点进行磨损性能测试，测试结果如图3所示，由图3可知，实施例1制备得到的气门导管的磨损量在90μm，对比例1制备得到的气门导管的磨损量均在100μm以上。
测试例2
按照Q/SQR.T1.112-2012粉末冶金件密度测试标准，将实施例4制备得到的凸轮轴脉冲盘进行平行密度分析测试，测试结果如表3所示：
表3实施例4制备得到的脉冲盘在不同位置的密度
脉冲盘 大盘面部 大盘底部 端面 啮齿 齿条 凹槽左侧 凹槽右侧
分段密度 7.66 7.52 7.58 7.55 7.62 7.56 7.57
按照GB/T4340.1-1999《金属维氏硬度试验第1部分:试验方法》标准，将实施例4制备得到的凸轮轴脉冲盘进行硬度测试，所述脉冲盘的硬度为HV500～700；
按照GB/T 6804-2008(烧结金属衬套径向压溃强度的测定)标准，将实施例4制备得到的凸轮轴脉冲盘进行径向压溃强度测试，所述脉冲盘的径向压溃强度为650～700MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种嫦娥钢在制备气门导管或多台阶复杂结构件中的应用，其特征在于，按照质量百分比计，所述嫦娥钢包括以下组分：C1～2％，Cu30～40％，Cr3～10％，Mo7～13％，Co5～17％，Ni1～5％，V6～22.0％，W3～6％和Mn1～2％。
2.一种气门导管，其特征在于，按照质量百分含量计，包括以下制备原料：权利要求1所述的嫦娥钢25％，碳粉1.4％，铜粉1％，钼粉2.2％，镍粉1.2％，锰铁粉2.4％，高温润滑剂2.0％，余量的铁基粉末。
3.权利要求2所述气门导管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照上述技术方案所述的质量百分含量，将嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂混合，得到气门导管前驱体粉末；
将所述气门导管前驱体粉末依次进行液压成型、推杆式烧结、真空浸油和机械加工，得到所述气门导管。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述液压成型的温度为120～150℃，压力为60～65吨，时间为3～6s；所述液压成型后的压制密度≥7.0g/cm3。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述推杆式烧结的过程为：将所述气门导管前驱体粉末置于烧结模具中进行直立烧结；所述烧结在氮气和氨分解气氛中进行；
所述氨分解气的流量为5～10Nm3，所述氮气的流量为5～12Nm3。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述烧结包括依次进行的第一预烧结、第二预烧结、第三预烧结、第一本烧结、第二本烧结、第三本烧结、第一冷却和第二冷却；
所述第一预烧结的温度为500±2℃；所述第二预烧结的温度为580±2℃；所述第三预烧结的温度为660±2℃；所述第一本烧结的温度为880±2℃；所述第二本烧结的温度为(1050～1150)±2℃；所述第三本烧结的温度为(1050～1150)±2℃；所述第一冷却的温度为50～60℃；所述第二冷却的温度为30～40℃；
所述第一预烧结、第二预烧结、第三预烧结、第一本烧结、第二本烧结、第三本烧结的时间均为18min。
7.一种多台阶复杂结构件，其特征在于，按照质量百分含量计，包括以下制备原料：权利要求1所述嫦娥钢35％，碳粉1.4％，铜粉1％，钼粉2.2％，镍粉1.2％，锰铁粉2.0％，高温润滑剂2.0％，余量的铁基粉末。
8.权利要求7所述多台阶复杂结构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照上述技术方案所述的质量百分含量，将嫦娥钢粉末、碳粉、铜粉、钼粉、镍粉、锰铁粉、铁基粉末和高温润滑剂混合，得到多台阶复杂结构件前驱体粉末；
将所述多台阶复杂结构件前驱体粉末依次进行液压成型、网带烧结、机械加工和浸油，得到所述多台阶复杂结构件。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述液压成型的温度为120～150℃，压力为60～65吨，时间为3～6s；所述液压成型后的压制密度≥7.0g/cm3。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述网带烧结在保护气氛中进行；
所述网带烧结的温度为1000～1200℃，网带速度为250mm/min。
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