[發(fā)明專利]一種輕量化耐磨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510844488.0
• 申請(qǐng)日: 2015-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN105414546A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘成群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波市群星粉末冶金有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/14
• 分類號(hào): B22F3/14;B22F7/02;B22F1/00;F02F1/00
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33243
• 代理人: 張向飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)套缸加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種輕量化耐磨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著世界工業(yè)的發(fā)展，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)已應(yīng)用到各大生產(chǎn)領(lǐng)域，當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是一部分惡劣環(huán)境下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)還是會(huì)出現(xiàn)拉缸的現(xiàn)象，出現(xiàn)拉缸這樣的情況，很大一部分原因是因?yàn)楦滋椎臒崃繘]有及時(shí)散發(fā)出去，傳統(tǒng)的缸套材料單一，在惡劣環(huán)境下工作，其傳熱能力不能達(dá)到要求，因此急需一種新的技術(shù)來解決上述技術(shù)缺陷。

目前，汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用鈹銅合金氣缸體。為了降低整機(jī)重量的同時(shí)能夠保證氣缸套的耐磨性，通常采用在氣缸體中預(yù)鑄由鑄鐵制成的氣缸套結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的氣缸套外表面一般采用機(jī)械加工形成溝槽10或鑄造蘑菇狀倒刺20的形式來保證鑄鐵氣缸套與鑄鋁氣缸體之間的緊密結(jié)合，以防止氣缸套從氣缸體脫落。然而，采用機(jī)械加工溝槽的方式要浪費(fèi)大量的金屬，而且為了保證加工時(shí)氣缸套不變形，氣缸套要做的很厚，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化和小型化；采用蘑菇狀倒刺形式的氣缸套由于無法拔模等問題，無法采用傳統(tǒng)的鑄造工藝，鑄造難度較大，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種力學(xué)性能優(yōu)良、吸音、減振的輕量化耐磨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種輕量化耐磨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套，所述缸套由多孔鈹銅合金陶瓷制成，在套缸的內(nèi)壁涂覆有一層耐磨導(dǎo)熱層，所述多孔鈹銅合金陶瓷包括質(zhì)量比為100：(60.0-136.2)：(0.7-1.2)：(9-12)的鈹銅合金粉、陶瓷粉、致孔劑和樹脂粘結(jié)劑。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)套缸在工作時(shí)要承受高溫、高壓和很大的摩擦力，尤其是套缸內(nèi)壁，因此要求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)套缸要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、剛度和高溫性能。本發(fā)明的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)套缸采用多孔鈹銅合金陶瓷制成，在致孔劑作用下，多孔鈹銅合金陶瓷內(nèi)部彌散生成大量獨(dú)立存在的閉孔孔洞。鈹銅合金較高的硬度及優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，可使套缸在工作中具有較理想的抗高壓能力。多孔鈹銅合金陶瓷綜合多孔陶瓷和多孔鈹銅合金的優(yōu)點(diǎn)，具有一般材料所不能比擬的高硬度、高強(qiáng)度、抗磨損、抗酸堿、耐高溫、耐沖擊等性能，同時(shí)具有比重小、吸振及吸音性能好等特點(diǎn)，而且通過顆粒控制可使其表面光結(jié)度達(dá)到所需要求。但是多孔材料的導(dǎo)熱性能一般較差，為了進(jìn)一步增加套缸內(nèi)壁的導(dǎo)熱性和耐磨性，本發(fā)明在套缸內(nèi)壁涂覆有一層耐磨導(dǎo)熱層。因此本發(fā)明的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)套缸具有很高的強(qiáng)度和剛度，并且整體質(zhì)量小，可大幅減少套缸工作時(shí)的震動(dòng)和噪音，并且有很強(qiáng)的抗腐蝕性和耐磨性，具有優(yōu)良的力學(xué)性能和使用性能。

作為優(yōu)選，所述多孔鈹銅合金陶瓷的孔隙率為50.0-68.5％，孔徑為10.5-19.0μm。

多孔鈹銅合金陶瓷的孔隙率和孔徑大小決定了產(chǎn)品最終的力學(xué)性能和機(jī)械性能，在上述孔隙率和孔徑的范圍內(nèi)，多孔鈹銅合金陶瓷的綜合性能達(dá)到最優(yōu)，具有最佳的硬度、強(qiáng)度、抗沖擊等性能和最低的密度。

作為優(yōu)選，所述鈹銅合金粉的粒徑為3-12μm，陶瓷粉的粒徑為30-70nm。

多孔鈹銅合金陶瓷的孔隙大小和孔隙特性主要取決于制備工藝和原料粉體粒徑，為了得到整體力學(xué)性能優(yōu)良、比重較小、導(dǎo)熱性能好的多孔鈹銅合金陶瓷，本發(fā)明將鈹銅合金粉和陶瓷粉的粒徑限制在上述范圍內(nèi)。原料粉體的粒徑越小，活性越高，越容易燒結(jié)。在上述鈹銅合金粉和陶瓷粉的粒徑范圍內(nèi)，均布在密實(shí)的鈹銅合金陶瓷基體中的致孔劑產(chǎn)生分解，釋放的氣體導(dǎo)致壓實(shí)體膨脹，形成具有細(xì)密均勻多孔結(jié)構(gòu)的鈹銅合金陶瓷。

作為優(yōu)選，所述鈹銅合金粉由以下質(zhì)量百分比的組分組成：2.0-2.3％Be，0.30-0.45％Co，0.5-0.65％Si，2.3-3.0％Ni，0.3-0.5％Mg，0.2-0.5％RE，余量為Cu。

本發(fā)明鈹銅合金粉中的Be的含量較高，并且增加了2.3-3.0％的Ni元素，Ni與Be可以形成NiBe化合物。NiBe化合物在Cu中的溶解度隨溫度的下降而減小，因此在冷卻過程中，NiBe化合物從組織中的析出，隨著Ni元素含量的增加，析出的NiBe化合物數(shù)量增加，可以提高合金強(qiáng)化效果，提高合金硬度。添加的稀土元素和Mg元素，具有凈化晶界，提高導(dǎo)電性和細(xì)化晶粒的作用，有利于提高了材料韌性的提高。

作為優(yōu)選，所述陶瓷粉為β-SiC-HBN復(fù)合粉體，包括質(zhì)量比為100：(42.8-57.1)的β-SiC和HBN。