专利名称：高性能活塞制造材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械制造材料，尤其是指一种高性能活塞制造材料。
背景技术：
活塞被称为发动机的心脏，它是发动机中最重要的零部件之一，其作用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。活塞的工作环境十分恶劣，活塞须承受高温、高压的热负荷和很高的机械负荷。因此，活塞作为发动机中传递能量的一个非常重要的构件，其材质须具备以下性能密度小、质量轻、热传导性好、热膨胀系数小、具有足够的高温机械强度、耐磨、耐腐蚀、尺寸稳定性好。随着发动机技术的日益发展，以现有常规的活塞制造材料制造的活塞已经不能满足发动机高性能低排放的设计要求，因此亟须开发出新的高性能的活塞材料来用于活塞的制造。
发明内容
本发明要解决的技术问题是公开了一种高性能活塞制造材料，以这种材料制造出的活塞与现有同类产品相比，具有更高的高温机械强度、抗拉抗疲劳强度、热稳定性和硬度，更能符合目前发动机对活塞所提出的各项苛刻要求。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种高性能活塞制造材料，材料中含有如下元素且各元素的质量百分含量为Si 11.0 13.0%Cu 2. 8 3. 6%Ni 2.0 2. 6%Mg 0.8 1.2%Fe 0 0.7%Ti 0.05 0.2%Mn 0 0.3%Zr 0.05 0.2%V 0.05 0.18%余量为Al。本发明的活塞制造材料，材料中Cu元素的含量与现有活塞制造材料相比有所增加(现有活塞制造材料中Cu元素含量为0. 8 1. 3% )，Cu元素的存在不仅可以改善合金材料的切削加工性能及表面的光洁度，更重要的是能够提高合金材料的高温机械强度，但同时，Cu元素的含量也不可过多，过多则会使合金材料的铸造性能变差，耐腐蚀性能降低， 因此其含量须调至一个尽可能理想的范围内，即在保证合金材料的铸造性能和耐蚀性能的前提下，充分利用Cu元素来提高合金材料的高温机械强度。本发明的活塞制造材料，材料中M元素的含量与现有活塞制造材料相比也有所增加(现有活塞制造材料中Ni元素含量为0. 8 1. 3% )，合金材料中Ni元素含量的增加也能够提高合金材料的高温机械强度，同时提高合金材料的热稳定性。合金材料中Mg元素也是提高合金强度的重要元素，尤其是其与Cu元素结合使用时可进一步提高合金稳定性，但其同样也不可加入过多，Mg元素含量过多时易在晶界上形成脆相性，还可能造成铸造夹渣。本发明的活塞制造材料，材料中Mn元素的含量与现有活塞制造材料相比也有所增加(现有活塞制造材料中Mn元素含量为0 0. 15% )，Mn元素的存在可以提高合金材料的热稳定性、高温持久强度和硬度，同时还可以减少杂质元素铁的危害，但同样不可加入过多，Mn元素加入量过大则会形成粗大脆性化合物。本发明的有益效果是通过对现有活塞制造材料的化学成分进行更为合理地配比，使活塞制造材料有了质的飞跃，以该材料制造的活塞与现有同类产品相比，具有更优秀的高温机械强度、抗拉强度、抗疲劳强度，更高的热稳定性和硬度，更能符合目前发动机对活塞所提出的各项苛刻要求。
具体实施例方式一种高性能活塞制造材料，材料中含有如下元素且各元素的质量百分含量为Si11.0 --13. 0%
Cu2.8 3. 6%
Ni2.0 2. 6%
Mg0.8 1. 2%
Fe0 0.7%
Ti0.05 --0. 2%
Mn0 0.3%
Zr0.05 --0. 2%
V0.05 --0. 18%
余量为Al。以下为对材料中各元素的质量百分含量进行不同配比的实施例。实施例1 :Si 11. 0%, Cu 2. 8%, Ni 2. 0%, Mg 0. 8%, Fe 0.1%, Ti 0. 05%, Mn 0. 25%, Zr 0. 05%, V 0. 05%，余量为Al。所得的合金材料经多次各项性能测试符合预期的要求。实施例2 =Si 13. 0%, Cu 3. 6%, Ni 2. 6%, Mg 1. 2%, Fe 0. 2%, Ti 0. 2%, Mn 0.3%, Zr 0.2%, V 0. 18%，余量为Al。所得的合金材料经多次各项性能测试符合预期的要求。实施例3 =Si 12. 0%, Cu 3. 1%, Ni 2. 3%, Mg 1. 0%, Fe 0. 3%, Ti 0.1%, Mn 0.2%, Zr 0. 1%, V 0. 13%，余量为Al。所得的合金材料经多次各项性能测试符合预期的要求。实施例4 =Si 11. 0%, Cu 3. 6%, Ni 2. 6%, Mg 1. 0%, Fe 0. 4%, Ti 0. 05%, Mn 0. 15%,Zr 0. 12%,V 0.1%，余量为Al。所得的合金材料经多次各项性能测试符合预期的要求。实施例5 =Si 11. 5%, Cu 3. 0%, Ni 2. 2%, Mg 1. 1%, Fe 0. 5%, Ti 0. 15%, Mn0. l%,Zr 0. 08%,V 0. 15%，余量为Al。所得的合金材料经多次各项性能测试符合预期的要求。实施例6 =Si 12. 5%, Cu 2. 9%, Ni 2. 1%, Mg 0. 9%, Fe 0. 6%, Ti 0. 13%, Mn 0. 08%, Zr 0. 09%, V 0. 07%，余量为Al。所得的合金材料经多次各项性能测试符合预期的要求。实施例7 =Si 11. 8%, Cu 3. 4%, Ni 2. 4%, Mg 1. 2%, Fe 0. 7%, Ti 0. 09%, Mn 0. 23%, Zr 0. 15%, V 0. 17%，余量为Al。所得的合金材料经多次各项性能测试符合预期的要求。本发明为获得活塞制造材料的最佳元素配方，综合各种因素及算法进行了相当次数的试验，包括各种取极值的情况，从而才得到了一个优秀的元素含量配比范围，制造出了具有各项优良性能的活塞制造材料。
权利要求
1. 一种高性能活塞制造材料，其特征在于材料中含有如下元素且各元素的质量百分含量为Si11.0 13. 0%Cu2.8 3. 6%Ni2.0 2. 6%Mg0.8 1. 2%Fe0 0.7%Ti0.05 0. 2%Mn0 0.3%Zr0.05 0. 2%V0.05 0. 18%余量为Al。
全文摘要
本发明涉及一种机械制造材料，尤其是指一种高性能活塞制造材料，材料中含有如下元素且各元素的质量百分含量为Si 11.0～13.0％，Cu 2.8～3.6％，Ni 2.0～2.6％，Mg 0.8～1.2％，Fe 0～0.7％，Ti 0.05～0.2％，Mn 0～0.3％，Zr 0.05～0.2％，V 0.05～0.18％，余量为Al。本发明通过对现有活塞制造材料的化学成分进行更为合理地配比，使活塞制造材料有了质的飞跃，以该材料制造的活塞与现有同类产品相比，具有更优秀的高温机械强度、抗拉强度、抗疲劳强度，更高的热稳定性和硬度，更能符合目前发动机对活塞所提出的各项苛刻要求。
文档编号C22C21/02GK102212726SQ20111011227
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者孙俊花 申请人:于建华