專利名稱：高性能活塞制造材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械制造材料，尤其是指一種高性能活塞制造材料。
背景技術(shù)：
活塞被稱為發(fā)動機(jī)的心臟，它是發(fā)動機(jī)中最重要的零部件之一，其作用是承受氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)?；钊墓ぷ鳝h(huán)境十分惡劣，活塞須承受高溫、高壓的熱負(fù)荷和很高的機(jī)械負(fù)荷。因此，活塞作為發(fā)動機(jī)中傳遞能量的一個非常重要的構(gòu)件，其材質(zhì)須具備以下性能密度小、質(zhì)量輕、熱傳導(dǎo)性好、熱膨脹系數(shù)小、具有足夠的高溫機(jī)械強(qiáng)度、耐磨、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定性好。隨著發(fā)動機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，以現(xiàn)有常規(guī)的活塞制造材料制造的活塞已經(jīng)不能滿足發(fā)動機(jī)高性能低排放的設(shè)計(jì)要求，因此亟須開發(fā)出新的高性能的活塞材料來用于活塞的制造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是公開了一種高性能活塞制造材料，以這種材料制造出的活塞與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，具有更高的高溫機(jī)械強(qiáng)度、抗拉抗疲勞強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和硬度，更能符合目前發(fā)動機(jī)對活塞所提出的各項(xiàng)苛刻要求。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種高性能活塞制造材料，材料中含有如下元素且各元素的質(zhì)量百分含量為Si 11.0 13.0%Cu 2. 8 3. 6%Ni 2.0 2. 6%Mg 0.8 1.2%Fe 0 0.7%Ti 0.05 0.2%Mn 0 0.3%Zr 0.05 0.2%V 0.05 0.18%余量為Al。本發(fā)明的活塞制造材料，材料中Cu元素的含量與現(xiàn)有活塞制造材料相比有所增加(現(xiàn)有活塞制造材料中Cu元素含量為0. 8 1. 3% )，Cu元素的存在不僅可以改善合金材料的切削加工性能及表面的光潔度，更重要的是能夠提高合金材料的高溫機(jī)械強(qiáng)度，但同時，Cu元素的含量也不可過多，過多則會使合金材料的鑄造性能變差，耐腐蝕性能降低， 因此其含量須調(diào)至一個盡可能理想的范圍內(nèi)，即在保證合金材料的鑄造性能和耐蝕性能的前提下，充分利用Cu元素來提高合金材料的高溫機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明的活塞制造材料，材料中M元素的含量與現(xiàn)有活塞制造材料相比也有所增加(現(xiàn)有活塞制造材料中Ni元素含量為0. 8 1. 3% )，合金材料中Ni元素含量的增加也能夠提高合金材料的高溫機(jī)械強(qiáng)度，同時提高合金材料的熱穩(wěn)定性。合金材料中Mg元素也是提高合金強(qiáng)度的重要元素，尤其是其與Cu元素結(jié)合使用時可進(jìn)一步提高合金穩(wěn)定性，但其同樣也不可加入過多，Mg元素含量過多時易在晶界上形成脆相性，還可能造成鑄造夾渣。本發(fā)明的活塞制造材料，材料中Mn元素的含量與現(xiàn)有活塞制造材料相比也有所增加(現(xiàn)有活塞制造材料中Mn元素含量為0 0. 15% )，Mn元素的存在可以提高合金材料的熱穩(wěn)定性、高溫持久強(qiáng)度和硬度，同時還可以減少雜質(zhì)元素鐵的危害，但同樣不可加入過多，Mn元素加入量過大則會形成粗大脆性化合物。本發(fā)明的有益效果是通過對現(xiàn)有活塞制造材料的化學(xué)成分進(jìn)行更為合理地配比，使活塞制造材料有了質(zhì)的飛躍，以該材料制造的活塞與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，具有更優(yōu)秀的高溫機(jī)械強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度，更高的熱穩(wěn)定性和硬度，更能符合目前發(fā)動機(jī)對活塞所提出的各項(xiàng)苛刻要求。
具體實(shí)施例方式一種高性能活塞制造材料，材料中含有如下元素且各元素的質(zhì)量百分含量為Si11.0 --13. 0%
Cu2.8 3. 6%
Ni2.0 2. 6%
Mg0.8 1. 2%
Fe0 0.7%
Ti0.05 --0. 2%
Mn0 0.3%
Zr0.05 --0. 2%
V0.05 --0. 18%
余量為Al。以下為對材料中各元素的質(zhì)量百分含量進(jìn)行不同配比的實(shí)施例。實(shí)施例1 :Si 11. 0%, Cu 2. 8%, Ni 2. 0%, Mg 0. 8%, Fe 0.1%, Ti 0. 05%, Mn 0. 25%, Zr 0. 05%, V 0. 05%，余量為Al。所得的合金材料經(jīng)多次各項(xiàng)性能測試符合預(yù)期的要求。實(shí)施例2 =Si 13. 0%, Cu 3. 6%, Ni 2. 6%, Mg 1. 2%, Fe 0. 2%, Ti 0. 2%, Mn 0.3%, Zr 0.2%, V 0. 18%，余量為Al。所得的合金材料經(jīng)多次各項(xiàng)性能測試符合預(yù)期的要求。實(shí)施例3 =Si 12. 0%, Cu 3. 1%, Ni 2. 3%, Mg 1. 0%, Fe 0. 3%, Ti 0.1%, Mn 0.2%, Zr 0. 1%, V 0. 13%，余量為Al。所得的合金材料經(jīng)多次各項(xiàng)性能測試符合預(yù)期的要求。實(shí)施例4 =Si 11. 0%, Cu 3. 6%, Ni 2. 6%, Mg 1. 0%, Fe 0. 4%, Ti 0. 05%, Mn 0. 15%,Zr 0. 12%,V 0.1%，余量為Al。所得的合金材料經(jīng)多次各項(xiàng)性能測試符合預(yù)期的要求。實(shí)施例5 =Si 11. 5%, Cu 3. 0%, Ni 2. 2%, Mg 1. 1%, Fe 0. 5%, Ti 0. 15%, Mn0. l%,Zr 0. 08%,V 0. 15%，余量為Al。所得的合金材料經(jīng)多次各項(xiàng)性能測試符合預(yù)期的要求。實(shí)施例6 =Si 12. 5%, Cu 2. 9%, Ni 2. 1%, Mg 0. 9%, Fe 0. 6%, Ti 0. 13%, Mn 0. 08%, Zr 0. 09%, V 0. 07%，余量為Al。所得的合金材料經(jīng)多次各項(xiàng)性能測試符合預(yù)期的要求。實(shí)施例7 =Si 11. 8%, Cu 3. 4%, Ni 2. 4%, Mg 1. 2%, Fe 0. 7%, Ti 0. 09%, Mn 0. 23%, Zr 0. 15%, V 0. 17%，余量為Al。所得的合金材料經(jīng)多次各項(xiàng)性能測試符合預(yù)期的要求。本發(fā)明為獲得活塞制造材料的最佳元素配方，綜合各種因素及算法進(jìn)行了相當(dāng)次數(shù)的試驗(yàn)，包括各種取極值的情況，從而才得到了一個優(yōu)秀的元素含量配比范圍，制造出了具有各項(xiàng)優(yōu)良性能的活塞制造材料。
權(quán)利要求
1. 一種高性能活塞制造材料，其特征在于材料中含有如下元素且各元素的質(zhì)量百分含量為Si11.0 13. 0%Cu2.8 3. 6%Ni2.0 2. 6%Mg0.8 1. 2%Fe0 0.7%Ti0.05 0. 2%Mn0 0.3%Zr0.05 0. 2%V0.05 0. 18%余量為Al。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)械制造材料，尤其是指一種高性能活塞制造材料，材料中含有如下元素且各元素的質(zhì)量百分含量為Si 11.0～13.0％，Cu 2.8～3.6％，Ni 2.0～2.6％，Mg 0.8～1.2％，F(xiàn)e 0～0.7％，Ti 0.05～0.2％，Mn 0～0.3％，Zr 0.05～0.2％，V 0.05～0.18％，余量為Al。本發(fā)明通過對現(xiàn)有活塞制造材料的化學(xué)成分進(jìn)行更為合理地配比，使活塞制造材料有了質(zhì)的飛躍，以該材料制造的活塞與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，具有更優(yōu)秀的高溫機(jī)械強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度，更高的熱穩(wěn)定性和硬度，更能符合目前發(fā)動機(jī)對活塞所提出的各項(xiàng)苛刻要求。
文檔編號C22C21/02GK102212726SQ20111011227
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者孫俊花 申請人:于建華