专利名称：铁基表面复合材料挺杆的制作方法
技术领域：
本实用新型属于金属基复合材料产品技术领域，是一种具有以陶瓷颗粒增强的铁基表面复合材料为工作面的挺杆。
挺杆是发动机进排气机构的关键零件，随着高速发动机转速和压力的提高，要求其应具有能在高压、高速和剧烈磨损工况下正常工作的特性，但现有的可淬硬型挺杆和激冷铸铁挺杆都不能满足要求。它们或缺少硬质增强相，或具有的硬质增强相硬度不高(仅为HV800)，而且形态差，容易产生剥落和点蚀，故这两种挺杆都易过度磨损，使发动机燃烧不完全从而出现功率下降，油耗增加以及环境污染加剧。
本实用新型的目的就是克服现有挺杆存在的缺陷，提供一种工作面具有铁基表面复合材料烧结层结构的挺杆。
本实用新型的目的是由这样一种技术解决方案达到的该技术解决方案所展示的挺杆底部的工作表面为铁基表面复合材料层，以提供挺杆底部工作表面应具有高耐磨性和较好的耐热、耐蚀性；挺杆杆身为球墨铸铁或灰铸铁，以提供杆身应具有的强度、塑性和韧性；由于铁基表面复合材料层是通过铸造烧结而成的，故在杆身和铁基表面复合材料层之间还有扩散过渡层，以提供牢固的冶金结合。
其中，铁基表面复合材料层为由在铁的马氏体或马氏体+奥氏体或珠光体基体上均匀分布WC、VC、TiC、(Cr,Fe)7C3、(Cr,Fe)23C6等碳化物陶瓷或Al2O3、ZrO2等氧化物陶瓷中的一种或两种或两种以上的陶瓷增强相组合而成，厚度控制为1～4mm。该材料层是在制造过程中利用铁水的热量使位于挺杆铸型表面上的涂覆层或压坯发生烧结致密化，最终在挺杆底部的端面生成的。
扩散过渡层为由在铁的马氏体或马氏体+奥氏体或珠光体基体上均匀分布网状铬的碳化物组合构成，厚度为0.5～1.5mm。
本实用新型与已有技术相比，由于挺杆底部的工作表面含有大量高硬度的陶瓷增强相(硬度HV1800～3000)，并且其形态也很好，因此该挺杆既具有陶瓷材料的高耐磨性、耐热性，又保持了钢铁材料的高强度和高韧性，可做到外硬内韧，有十分优良的综合性能，可承受更高的载荷和更严酷的工作环境，特别适用现代高速发动机。
图1为筒形铁基表面复合材料挺杆的主视结构示意图；
图2为T形铁基表面复合材料挺杆的主视结构示意图。
以下结合附图给出本实用新型挺杆的实施例，并对其进行详述。
实施例1如图1所示，本实施例的挺杆是由杆身1和底部工作表面2构成，挺杆杆身1为一端封闭的圆筒形，底部的工作表面位于杆身1封闭端的外端面，为铁基表面复合材料层2，是由在铁的马氏体或马氏体+奥氏体或珠光体基体上均匀分布WC、VC、TiC、(Cr,Fe)7C3、(Cr,Fe)23C6等碳化物陶瓷或Al2O3、ZrO2等氧化物陶瓷中的一种或两种或两种以上的陶瓷增强相组合构成，厚度为1～4mm。挺杆杆身1为球墨铸铁或灰铸铁制成。由于铁基表面复合材料层2是经铸造烧结而成的，故在挺杆杆身1与铁基表面复合材料2之间还形成有扩散过渡层3。该扩散过渡层3为由在铁的马氏体或马氏体+奥氏体或珠光体基体上均匀分布网状铬的碳化物组合构成。厚度为0.5～1.5mm。
实施例2如图2所示，本实施例的挺杆也是由杆身1和底部工作表面2构成。挺杆杆身1呈T形，底部工作表面2位于杆身1的T形端的外端面。该工作表面2、挺杆杆身1以及二者之间的扩散过渡层3的材料、厚度与实施例1相同，略。
权利要求1．一种铁基表面复合材料挺杆，其特征在于挺杆杆身(1)为球墨铸铁或灰铸铁，挺杆(1)底部的工作表面为铁基表面复合材料层(2)，且在挺杆杆身(1)和铁基表面复合材料层(2)之间还有扩散过渡层(3)。
2．根据权利要求1所述的铁基表面复合材料挺杆，其特征在于挺杆铁基表面复合材料层(2)的厚度为1～4mm，扩散过渡层(3)的厚度为0.5～1.5mm。
3．根据权利要求1或2所述的铁基表面复合材料挺杆，其特征在于挺杆(1)铁基表面复合材料层(2)为由在铁的马氏体或马氏体+奥氏体或珠光体基体上均匀分布WC、VC、TiC、(Cr,Fe)7C3、(Cr,Fe)23C6等碳化物陶瓷或Al2O3、ZrO2等氧化物陶瓷中的一种或两种或两种以上的陶瓷增强相组合构成。
4．根据权利要求1或2所述的铁基表面复合材料挺杆，其特征在于挺杆(1)中的扩散过渡层(3)为由在铁的马氏体或马氏体+奥氏体或珠光体基体上均匀分布网状铬的碳化物组合构成。
专利摘要本实用新型提供的具有铁基表面复合材料层的挺杆,其杆身为高强度灰铸铁或球墨铸铁,底部工作表面的铁基复合材料层为由在铁的基体上均匀分布的碳化物或氧化物陶瓷增强相组合构成,在二者之间还有在铸造烧结过程中形成的扩散过渡层。该挺杆既具有陶瓷材料的高耐磨性,耐热性,又保持了钢铁材料的高强度和高韧性,可做到外硬内韧,综合性能好,可承受更高的载荷和更严酷的工作环境,特别适用现代高速发动机。
文档编号B22D19/02GK2439919SQ0024444
公开日2001年7月25日 申请日期2000年9月14日 优先权日2000年9月14日
发明者王一三, 杨屹, 倪翔华, 戴红星, 冯可芹, 蒋玉明, 铁守荣, 高忠琴 申请人:四川大学, 仪征市金长江新材料技术有限公司