[发明专利]一种含钒的复合活塞材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含钒的复合活塞材料，包括以下重量份数的原料：硅粉5‑6份，镁粉1.1‑1.5份，锰粉0.3‑0.6份，钒粉0.1‑0.2份，碳化硅粉11‑13份，二硫化钼6‑8份，铥粉0.6‑0.8份，铝粉95‑99份。本发明还公开了一种含钒的复合活塞材料的制备方法：称原料；将硅粉、镁粉、锰粉、钒粉、铥粉和铝粉球磨、过筛、混合；(3)将碳化硅粉加热、保温，与氧充分反应，并在表层形成二氧化硅；(4)将混合原料加热、除气、保温，再降温，接着加入二硫化钼、碳化硅，搅拌，即得。本发明通过对高温性能与耐磨性能影响较大的合金元素按一定比例进行添加调整配比，从而提高材料的高温强度、耐磨性能。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种含钒的复合活塞材料及其制备方法。

背景技术

活塞被称为发动机的心脏，在发动机的工作过程中承受着持续交变的机械载荷和热载荷，属于发动机中工作条件最为恶劣的关键零件。由于活塞在高温高压高速的工况下工作，活塞用材料必须有较高的高温强度和较好的耐磨性，以维持发动机稳定的工作效率。

当前主要使用的活塞材料是耐高温铝合金，铸铁和铸钢材料。其中，以耐高温铝合金的应用最为广泛。但是，随着载重汽车，铁路机车和船舶用发动机都在向高功率，高负荷，严苛排放要求方向发展，现有的耐高温铝合金已经越来越难以适应需求。然而，铸铁和铸钢的密度过大，难以满足现代高效能发动机对活塞的综合性能需求。

因此，目前急需对活塞材料的成分及制备工艺进行改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高温强度好，且耐磨损的含钒的复合活塞材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种含钒的复合活塞材料，包括以下重量份数的原料：硅粉5-6份，镁粉1.1-1.5份，锰粉0.3-0.6份，钒粉0.1-0.2份，碳化硅粉11-13份，二硫化钼6-8份，铥粉0.6-0.8份，铝粉95-99份。

作为本发明的优选方式之一，包括以下重量份数的原料：硅粉5.5份，镁粉1.3份，锰粉0.45份，钒粉0.15份，碳化硅粉12份，二硫化钼7份，铥粉0.7份，铝粉97份。

作为本发明的优选方式之一，包括以下重量份数的原料：硅粉5.3份，镁粉1.2份，锰粉0.35份，钒粉0.12份，碳化硅粉11.5份，二硫化钼6.5份，铥粉0.65份，铝粉96份。

作为本发明的优选方式之一，包括以下重量份数的原料：硅粉5.7份，镁粉1.4份，锰粉0.5份，钒粉0.16份，碳化硅粉12.5份，二硫化钼7.5份，铥粉0.75份，铝粉98份。

作为本发明的优选方式之一，包括以下重量份数的原料：硅粉5.9份，镁粉1.45份，锰粉0.55份，钒粉0.18份，碳化硅粉12.8份，二硫化钼7.8份，铥粉0.78份，铝粉98.5份。

作为本发明的优选方式之一，所述碳化硅粉具体为300-310目的碳化硅粉。

作为本发明的优选方式之一，所述二硫化钼具体为305-325目的二硫化钼。

一种制备上述含钒的复合活塞材料的方法，包括如下步骤：

(1)分别称取上述重量份数的活塞材料原料；

(2)将称取的硅粉、镁粉、锰粉、钒粉、铥粉和铝粉分别球磨，球磨后过筛网，接着进行混合，得初步混合原料；

(3)将上述重量份数的碳化硅粉加热至1110-1130℃，并进行2-3h的保温，使碳化硅与氧充分反应，并在表层形成二氧化硅；

(4)先将步骤(2)得到的初步混合原料加热至760-800℃、除气，保温4-6min，再降温至680-700℃，接着向熔液中分别加入上述重量份数的二硫化钼与经表面氧化处理后的碳化硅，搅拌4-8min，得含钒的复合活塞材料。