[發(fā)明專利]一種定向化Ti3

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010581550.2
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111545726A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于文波;皮旭鋒;黃振鶯;李翠偉;李世波;周洋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: B22D19/08
• 分類號: B22D19/08;B22D18/02;C22C23/00;C22C1/10
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 楊帥峰

本發(fā)明公布了一種定向化Ti₃SiC₂陶瓷顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的氣缸體。把預(yù)熱到60℃的具有耐磨自潤滑性能的Ti₃SiC₂陶瓷粉體加入到高速攪拌的半固態(tài)AE44鎂合金中，將熔體升溫到700℃保溫10mins，再次降溫到500℃獲得半固態(tài)坯料。將溫度為500℃的坯料置入壓力機(jī)，采用0.05?0.5mm/s的速度熱反擠壓獲得管狀氣缸套毛坯，對其依次進(jìn)行粗車、粗鏜、車工藝外圓、精鏜以及精車外圓，粗珩磨、精珩磨以及平臺(tái)珩磨，得到鎂基氣缸套成品。將氣缸套置于開發(fā)的壓鑄模具中并采用AE44鎂合金壓鑄，獲得缸體。本發(fā)明的陶瓷增強(qiáng)鎂基氣缸體具有密度低的特點(diǎn)，如摘要附圖，缸套摩擦后表面無犁溝和顆粒脫落現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種定向化Ti₃SiC₂陶瓷增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料氣缸體及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金是世界上最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車工業(yè)輕量化、低排放的競爭領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用價(jià)值和廣泛的發(fā)展前景(參考文獻(xiàn)：吳文化，中國能源,2007.29[10].)。鎂合金的絕對強(qiáng)度較低，尤其是高溫性能較差，限制其在發(fā)動(dòng)機(jī)部件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零部件方面的應(yīng)用，如缸體襯套，軸瓦等。研究表明，追求耐熱且具有耐磨特性鎂合金的唯一途徑是通過復(fù)合化(參考文獻(xiàn)：Mortensen,A.and J.Llorca,Materials Today,2010.9[6]:P.1-16)。即在鎂合金中添加“增強(qiáng)體/功能體”，在利用不同材料組分本征性能的基礎(chǔ)上，通過合理地調(diào)控界面和組織結(jié)構(gòu)等綜合提高材料的性能。鎂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、密度小和熱穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還兼具有良好的阻尼性能和電磁屏蔽性能，被認(rèn)為是繼鋁基復(fù)合材料之后又一影響力極強(qiáng)的輕金屬復(fù)合材料。由于汽車行駛過程中有振動(dòng)和摩擦的影響，由此，開發(fā)具有高比強(qiáng)度、高比剛度和優(yōu)良阻尼減震降噪性能及耐磨自潤滑特性的Mg基復(fù)合材料成為了研究熱點(diǎn)。

汽車缸體襯套既要傳遞作用力又要承受很高的表面速度，這就要求襯套材料既要具有軟組分，以獲得良好的運(yùn)行性能，如磨合性、順應(yīng)性以及盡可能小的咬和傾向，且不宜被外來雜質(zhì)所損傷；又要具有硬組分，以獲得良好的耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。因此，創(chuàng)造一種軟、硬組分晶粒盡可能均勻分布的金相組織，是提高襯套性能的合理途徑。為了取代傳統(tǒng)缸體里邊的鑄鐵襯套，達(dá)到缸體減重的效果。一種方法是在缸體內(nèi)壁基體表面鍍層，如金屬鉻，來提高耐磨性，但是鍍層與基體存在熱膨脹系數(shù)不一致已造成脫落，同時(shí)缸體的壽命取決于鍍層的厚度，而鍍層厚度是微米級(CN105603266A)；另外一種方法是采用高硅鋁制備發(fā)動(dòng)機(jī)缸體(參考文獻(xiàn)：Arsha,A.G.,et al.,MaterialsDesign,2015[88]:P.1201-1209)。經(jīng)過合適工藝的磨削和珩磨,發(fā)動(dòng)機(jī)缸體表面裸露的初生Si可以提供良好的耐磨性能。這樣，省掉鑄鐵襯套，也有利于活塞和缸體之間的接觸傳熱，以有利于材料的回收。但研究發(fā)現(xiàn)，脆性的Si顆粒容易從基體脫落且容易破碎。同時(shí)，由于Al合金中添加了大量的Si，這也不利于缸體的成型(參考文獻(xiàn)：Yu,W.,et al.,Journal of Alloys and Compounds,2018[731]:P.444-451)。因此，現(xiàn)在的研究方向是通過表面處理實(shí)現(xiàn)缸體壁的耐磨自潤滑性能或者尋求襯套代替鑄鐵襯套。