本发明属于粉末冶金领域，涉及一种活塞环用粉末冶金材料的制备方法。
技术背景
活塞环是燃油发动机内部的核心部件，是用于崁入活塞槽沟内部的金属环，它和汽缸，活塞，汽缸壁等一起完成燃油气体的密封。常用汽车发动机有柴油和汽油发动机两种，由于其燃油性能不同，其使用的活塞环也不尽相同，早期的活塞环靠铸造形成，但随着技术的进步，钢制的高功率活塞环诞生，且随着对发动机功能，环境要求的不断提高，各种先进的表面处理应用其中。活塞环分为两种：压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。现有活塞环一般采用铸件加工，然后进行渗铬、渗氮等处理，生产工艺复杂，成本高，速度慢，不能满足现有企业的需要。粉末冶金不受熔炼限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它结构组分，并且在相当大的范围内根据要求进行调整，进而在力学性能上能达到与构件匹配的效果。粉末冶金机械化程度高，既能减少人员，又能提高效率，进而节成本。粉末冶金技术能取代传统的制造工艺，为广大传统企业节成本。所以研究一种活塞环用粉末冶金的配方，适应不同的需要，具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种活塞环用粉末冶金材料的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种活塞环用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
1)备料：按重量份称取铝粉60-70份、铜粉45-55份、铬铁矿粉20-30粉、硅酸钙陶瓷粉14-20粉、硫酸钡4-6份、三氧化二镧1-2份、碘化亚铜10-20份、航空煤油6-10份、三氧化二钇6-14份、纳米碳酸钙3-11份、重晶石粉3-5粉、钢棉4-6份、助剂3-8份、钛酸钾晶须2-6份、镍粉10-15份、纳米碳化钛12-16份；
2)将铝粉、铜粉、铬铁矿粉、硅酸钙陶瓷粉、重晶石粉、钢棉放入混料机中混合2-4小时，然后加入航空煤油再混合1-2小时，然后加入纳米碳酸钙和钛酸钾晶须再混合1-2小时，制备得到粉体混合料备用；
3)将剩下物料混合搅拌1-3小时，然后加入步骤2)制备的混合料，再搅拌2-4小时，获得坯料；
4)将步骤3)获得的坯料压制成坯体，然后在180-190℃、15-25mpa的压力下模压13-17分钟，烧结炉升温到680-740℃的的过程中压力为0.8-1.2mpa，再升温到900-980℃的过程中压力为1.8-2.2mpa，温度达到900-980℃后保温，保温压力为2.3-3.0mpa即可得到产品。
按重量份称取铝粉65份、铜粉50份、铬铁矿粉25粉、硅酸钙陶瓷粉17粉、硫酸钡5份、三氧化二镧1.5份、碘化亚铜15份、航空煤油8份、三氧化二钇10份、纳米碳酸钙7份、重晶石粉4粉、钢棉5份、助剂5份、钛酸钾晶须4份、镍粉13份、纳米碳化钛14份。
所述助剂由丙三醇三甘油酸酯、氟化锆、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、壳聚糖按照重量比3-6：1-3：2-4：2组成的。
所述助剂由丙三醇三甘油酸酯、氟化锆、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、壳聚糖按照重量比4.5：2：3：2组成的。
所述铜粉为电解铜粉，该电解铜粉的粒度为180-200目。
本发明具有以下有益效果：本发明通过优化的原料组合，合理设置配比和生产工艺，形成的粉末冶金汽车活塞具有较好的综合力学性能，不仅具有较高的强度和硬度、耐磨性好的特点，又保持良好的韧性，合金的质量稳定均一，提高了耐高温的特性。
具体实施方式
实施例1
一种活塞环用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
1)备料：按重量份称取铝粉60份、铜粉45份、铬铁矿粉20粉、硅酸钙陶瓷粉14粉、硫酸钡4份、三氧化二镧1份、碘化亚铜10份、航空煤油6份、三氧化二钇6份、纳米碳酸钙3份、重晶石粉3粉、钢棉4份、助剂3份、钛酸钾晶须2份、镍粉10份、纳米碳化钛12份；所述助剂由丙三醇三甘油酸酯、氟化锆、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、壳聚糖按照重量比3：1：2：2组成的。所述铜粉为电解铜粉，该电解铜粉的粒度为180-200目。
2)将铝粉、铜粉、铬铁矿粉、硅酸钙陶瓷粉、重晶石粉、钢棉放入混料机中混合2-4小时，然后加入航空煤油再混合1-2小时，然后加入纳米碳酸钙和钛酸钾晶须再混合1-2小时，制备得到粉体混合料备用；
3)将剩下物料混合搅拌1-3小时，然后加入步骤2)制备的混合料，再搅拌2-4小时，获得坯料；
4)将步骤3)获得的坯料压制成坯体，然后在180-190℃、15-25mpa的压力下模压13-17分钟，烧结炉升温到680-740℃的的过程中压力为0.8-1.2mpa，再升温到900-980℃的过程中压力为1.8-2.2mpa，温度达到900-980℃后保温，保温压力为2.3-3.0mpa即可得到产品。
本实施例制得样品经过检测，活塞环硬度(hrc)达68，抗弯强度达1320mpa，冲击韧性达9.1j·cm-2，与现有活塞环相比，使用寿命可延长2倍以上。
实施例2
一种活塞环用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
1)备料：按重量份称取铝粉70份、铜粉55份、铬铁矿粉30粉、硅酸钙陶瓷粉20粉、硫酸钡6份、三氧化二镧2份、碘化亚铜10-20份、航空煤油10份、三氧化二钇14份、纳米碳酸钙11份、重晶石粉5粉、钢棉6份、助剂8份、钛酸钾晶须6份、镍粉15份、纳米碳化钛16份；所述助剂由丙三醇三甘油酸酯、氟化锆、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、壳聚糖按照重量比6：3：4：2组成的。所述铜粉为电解铜粉，该电解铜粉的粒度为180-200目。
2)将铝粉、铜粉、铬铁矿粉、硅酸钙陶瓷粉、重晶石粉、钢棉放入混料机中混合2-4小时，然后加入航空煤油再混合1-2小时，然后加入纳米碳酸钙和钛酸钾晶须再混合1-2小时，制备得到粉体混合料备用；
3)将剩下物料混合搅拌1-3小时，然后加入步骤2)制备的混合料，再搅拌2-4小时，获得坯料；
4)将步骤3)获得的坯料压制成坯体，然后在180-190℃、15-25mpa的压力下模压13-17分钟，烧结炉升温到680-740℃的的过程中压力为0.8-1.2mpa，再升温到900-980℃的过程中压力为1.8-2.2mpa，温度达到900-980℃后保温，保温压力为2.3-3.0mpa即可得到产品。
本实施例制得样品经过检测，活塞环硬度(hrc)达70，抗弯强度达1380mpa，冲击韧性达9.2j·cm-2，与现有活塞环相比，使用寿命可延长2倍以上。
实施例3
一种活塞环用粉末冶金材料的制备方法，包括以下步骤：
1)备料：按重量份称取铝粉65份、铜粉50份、铬铁矿粉25粉、硅酸钙陶瓷粉17粉、硫酸钡5份、三氧化二镧1.5份、碘化亚铜15份、航空煤油8份、三氧化二钇10份、纳米碳酸钙7份、重晶石粉4粉、钢棉5份、助剂5份、钛酸钾晶须4份、镍粉13份、纳米碳化钛14份；所述助剂由丙三醇三甘油酸酯、氟化锆、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、壳聚糖按照重量比4.5：2：3：2组成的。所述铜粉为电解铜粉，该电解铜粉的粒度为180-200目。
2)将铝粉、铜粉、铬铁矿粉、硅酸钙陶瓷粉、重晶石粉、钢棉放入混料机中混合2-4小时，然后加入航空煤油再混合1-2小时，然后加入纳米碳酸钙和钛酸钾晶须再混合1-2小时，制备得到粉体混合料备用；
3)将剩下物料混合搅拌1-3小时，然后加入步骤2)制备的混合料，再搅拌2-4小时，获得坯料；
4)将步骤3)获得的坯料压制成坯体，然后在180-190℃、15-25mpa的压力下模压13-17分钟，烧结炉升温到680-740℃的的过程中压力为0.8-1.2mpa，再升温到900-980℃的过程中压力为1.8-2.2mpa，温度达到900-980℃后保温，保温压力为2.3-3.0mpa即可得到产品。
本实施例制得样品经过检测，活塞环硬度(hrc)达75，抗弯强度达1480mpa，冲击韧性达10.1j·cm-2，与现有活塞环相比，使用寿命可延长2倍以上。