[發(fā)明專利]氣缸活塞組合件及其加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410350024.X
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104233169A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海斗;邢志國;王曉麗;石偉麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/04
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氣缸活塞組合件及其加工方法。?

背景技術(shù)

為了提高一些機械零件如齒輪、活塞和氣缸等的耐磨性，通常在這些零件的表面設(shè)置耐磨涂層。然而，這些零件在長期服役過程中，其先天存在的原生性微缺陷仍會慢慢累積，并且可能會與后發(fā)性微損傷相互作用，最終從量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變而產(chǎn)生致命的損壞。如果在零件質(zhì)變損壞產(chǎn)生之前能夠獲得一個確定的信號，或者能夠精確掌握零件微小損傷累積量變的全程，就可以盡量地避免發(fā)生事故。?

當(dāng)前的零件表面疲勞磨損試驗多以震動、摩擦系數(shù)和溫度等因素的變化作為評估零件表面磨損狀態(tài)的判斷依據(jù)，當(dāng)選定的判斷因素的實際值超過了預(yù)設(shè)的門檻值，則說明零件表面失效，然后對失效零件進行斷口分析，通過經(jīng)驗或經(jīng)典理論反向推斷，從而得出失效機理。但是，這種以“事后判斷”為主的失效行為與機理研究，不能準(zhǔn)確判斷零件表面的臨界失效狀態(tài)，無法建立可動態(tài)監(jiān)測并控制零件表面失效的掌控機制。?

而現(xiàn)有的在線監(jiān)控零件表面損傷主要依靠布置可收集零件工作狀態(tài)信息的壓電傳感器，通過整理、分析傳感器輸出的信號，來把握表面涂層服役狀態(tài)的變化過程。其中，所述壓電傳感器是利用現(xiàn)有的壓電材料如鈦酸鋇、鈦酸鉛的壓電效應(yīng)制備的，應(yīng)用時，需要將其布置在服役涂層的周邊，或者粘貼到機械設(shè)備或零件上。?

但是，采用現(xiàn)有壓電傳感器來動態(tài)監(jiān)測零件表面涂層服役的損傷狀況，存在零件表面涂層損傷信息強度弱或失真的問題，不利于應(yīng)用。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種氣缸活塞組合件及其加工方法，本發(fā)明提供的氣缸活塞組合件上有壓電性能更加優(yōu)異的鈦酸鉛涂層，且結(jié)合緊密，進而能提高動態(tài)監(jiān)測缸塞組表面損傷信息的強度，利于應(yīng)用。?

本發(fā)明提供一種氣缸活塞組合件，所述汽缸壁和活塞環(huán)的支撐面至少一個接觸面上噴涂有鈦酸鉛涂層，所述鈦酸鉛涂層由混合粉料依次經(jīng)噴涂、極化而成，所述混合粉料包括PbTiO₃粉、PbO粉和Al粉。?

優(yōu)選的，所述PbTiO₃粉、PbO粉和Al粉的質(zhì)量比為(5～8)：(1～2)：(1～3)。?

優(yōu)選的，所述PbTiO₃粉的粒度為40μm～60μm。?

優(yōu)選的，所述PbO粉的粒度為40μm～70μm。?

優(yōu)選的，所述Al粉的粒度為30μm～40μm。?

優(yōu)選的，所述鈦酸鉛涂層的厚度為45μm～55μm。?

優(yōu)選的，所述鈦酸鉛涂層還包括耐磨層。?

優(yōu)選的，所述鈦酸鉛涂層還包括打底層。?

本發(fā)明還提供一種氣缸活塞組合件的加工方法，包括以下步驟：?

提供活塞和氣缸；?

將混合粉料噴涂在所述汽缸壁和活塞環(huán)的支撐面至少一個接觸面上，經(jīng)極化，得到有鈦酸鉛涂層的氣缸活塞組合件；所述混合粉料包括PbTiO₃粉、PbO粉和Al粉。?

優(yōu)選的，所述噴涂為超音速等離子噴涂。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將包括PbTiO₃粉、PbO粉和Al粉的混合粉料噴涂在汽缸壁和活塞環(huán)的支撐面至少一個接觸面上，經(jīng)極化，得到有鈦酸鉛涂層的氣缸活塞組合件。鈦酸鉛(PbTiO₃)是一種鐵電性材料，可用于制備壓電傳感器。在形成涂層的過程中，會發(fā)生如下反應(yīng)：PbTiO₃→PbO+TiO₂；本發(fā)明加入PbO粉，是為了補充鉛由于揮發(fā)造成的損失，使上述反應(yīng)盡可能的左移；而由于PbO在880℃以上高溫條件下容易分解揮發(fā)，本發(fā)明同時還加入Al粉，其可包裹PbTiO₃粉和PbO粉，這樣本發(fā)明即可改善鈦酸鉛涂層的壓電性能。在本發(fā)明加工的氣缸活塞組合件中，這種涂層能與缸塞組這個基體緊密結(jié)合，壓電信號強度高，因而能更好地動態(tài)監(jiān)測零件的服役情況，利于應(yīng)用。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的復(fù)合涂層的示意圖；?

圖2為正壓電效應(yīng)的示意圖；?

圖3為能量轉(zhuǎn)化的示意圖；?

圖4為本發(fā)明測試涂層結(jié)合強度的噴涂試樣圖；?

圖5為本發(fā)明測試涂層結(jié)合強度的拉伸試樣圖；?

圖6為本發(fā)明一個實施例提供的氣缸活塞組合件的示意圖；?

圖7為本發(fā)明另一個實施例提供的氣缸活塞組合件的示意圖；?

圖8為本發(fā)明實施例1～6和比較例1～6提供的涂層的壓電信號隨極化溫度變化的曲線圖；?