利用改性金屬粉末鍛造汽油機(jī)連桿毛坯的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了利用改性金屬粉末鍛造汽油機(jī)連桿毛坯的方法，包括以下步驟，a）金屬混料制備，b）改性混料制備，c）改性金屬粉末制備，d）燒結(jié)。本發(fā)明鍛造工藝簡(jiǎn)單可行，適用于制作汽油機(jī)連桿以及其他機(jī)械性能要求較高的金屬件。
【專利說明】利用改性金屬粉末鍛造汽油機(jī)連桿毛坯的方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及利用改性金屬粉末鍛造汽油機(jī)連桿毛坯的方法，屬于新材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。粉末冶金法與生產(chǎn)陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技術(shù)也可用于陶瓷材料的制備。由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，它已成為解決新材料問題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。
[0005]粉末冶金具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無法獲得的。運(yùn)用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等，是一種少無切削工藝。
[0006]( I)粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲(chǔ)氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)材料、新型金屬材料(如Al-Li合金、耐熱Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等)具有重要的作用。
[0007](2)可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。
[0008](3)可以容易地實(shí)現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。
[0009](4)可以生產(chǎn)普通熔煉法無法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。
[0010](5)可以實(shí)現(xiàn)近凈形成形和自動(dòng)化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗。
[0011](6)可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。
[0012]粉末鍛造汽車汽油機(jī)連桿的顯微組織均勻，且力學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的模鍛連桿。粉末鍛造工藝特別明顯的改善了連桿的疲勞強(qiáng)度。連桿的粉末鍛造工藝與普通模鍛工藝相t匕，其生產(chǎn)工序減少，從而使工藝流程縮短。目前，高性能發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)連桿提出更高的要求，強(qiáng)度、剛度要高，并要具有較高的韌性、純凈度和疲勞性能。現(xiàn)有技術(shù)中已有利用粉末冶金制備連桿毛坯的工藝技術(shù)，但是大多存在存在能耗較高，工藝復(fù)雜，而且連桿毛坯的性能達(dá)不到汽油機(jī)連桿的需求。因此，現(xiàn)有技術(shù)亟待需要一種新型的利用改性金屬粉末鍛造汽油機(jī)連桿毛坯的方法。
[0013]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種利用改性金屬粉末鍛造汽油機(jī)連桿毛坯的方法。
[0015]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種利用改性金屬粉末鍛造汽油機(jī)連桿毛坯的方法，它包括以下步驟:a)金屬混料制備，b)改性混料制備，c)改性金屬粉末制備，d)燒結(jié)；
優(yōu)選地，具體包括如下步驟:
a)金屬混料制備:按照重量份取鐵100-150份，銅5-6份，鎳3_4份，錳2_3份，鉻2_3份，碳化硅1-2份，碳化鈦1-2份以及鈦酸鋇1-2份，混合，加入適量的水，送入球磨機(jī)中球磨，得到500目的混合物，然后噴霧干燥、烘干得到金屬混料；
b)改性混料制備:按照重量份取滑石粉10-12份，硫酸鋅5-6份，硫酸錳3-4份，甲基丙烯酸甲酯2-3份以及三聚磷酸鈉1-3份，混合均勻，在10-12Mpa下壓制成坯料，然后送入800-900°C下煅燒2-3小時(shí)，冷卻后，粉碎成800目的改性混料；
c)改性金屬粉末制備:將步驟a)的金屬混料、步驟b)的改性混料以及鈉水玻璃按照100:10:1的重量比混合均勻，然后按照10°C /分鐘的速度升溫至300°C，邊加熱邊攪拌，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘；隨后由300°C降低至30°C，添加硅膠粉，按照500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度攪拌3分鐘，得到改性金屬粉末；硅膠粉的粒徑為800目，重量為所述金屬混料的千分之一;
d)燒結(jié):將步驟c)制備的改性金屬粉末在8-lOMpa壓力下壓制成塊狀，置于燒結(jié)爐中，以10-12°C /分鐘速率升溫至900°C條件下燒結(jié)I小時(shí)，然后以12-14°C /分鐘速率升溫至1200°C條件下燒結(jié)2小時(shí)，最后冷卻至室溫即可。
[0016]本發(fā)明取得的有益效果主要包括以下幾個(gè)方面:
本發(fā)明通過加入改性混料，能夠填充在金屬混料較大大顆粒的縫隙間，提高了產(chǎn)品內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的縱橫均勻度，進(jìn)而提高了產(chǎn)品的硬度和拉伸強(qiáng)度；本發(fā)明添加一定比例的硅膠和鈉水玻璃，其特殊的分子結(jié)構(gòu)和孔徑可以與各原料緊密嵌合到一起，大大增強(qiáng)了各原料之間的粘合能力，提高了機(jī)械強(qiáng)度；本發(fā)明通過多次正交試驗(yàn)選擇各種金屬和非金屬原料，配比較合理，在各方面的機(jī)械性能均表現(xiàn)出較好的性能，適用于制作小型汽油機(jī)連桿以及其他機(jī)械性能要求較高的金屬件。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但是不應(yīng)當(dāng)看作是對(duì)本發(fā)明創(chuàng)新精神的限制。
[0019]實(shí)施例1
利用改性金屬粉末鍛造汽油機(jī)連桿毛坯的方法，它包括以下步驟:a)金屬混料制備，b)改性混料制備，c)改性金屬粉末制備，以及d)燒結(jié)； 上述方法具體包括如下步驟:
a)金屬混料制備:按照重量份取鐵100份，銅5份，鎳3份，錳2份，鉻2份，碳化硅I份,碳化鈦I份以及鈦酸鋇I份,混合,加入占鐵十分之一質(zhì)量的水,送入球磨機(jī)中球磨,得到500目的混合物，然后噴霧干燥、烘干得到金屬混料；
b)改性混料制備:按照重量份取滑石粉10份，硫酸鋅5份，硫酸錳3份，甲基丙烯酸甲酯2份以及三聚磷酸鈉I份，混合均勻，在IOMpa下壓制成坯料，然后送入900°C下煅燒2小時(shí)，冷卻后，粉碎成800目的改性混料；
c)改性金屬粉末制備:將步驟a)的金屬混料、步驟b)的改性混料以及鈉水玻璃(模數(shù)3.2)按照100:10:1的重量比混合均勻，然后按照10°C /分鐘的速度升溫至300°C，邊加熱邊攪拌，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘；隨后由300°C降低至30°C，添加硅膠粉，按照500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度攪拌3分鐘，得到改性金屬粉末；硅膠粉的粒徑為800目，重量為所述金屬混料的千分之一；
d)燒結(jié):將步驟c)制備的改性金屬粉末在SMpa壓力下壓制成塊狀，置于燒結(jié)爐中，以IO0C /分鐘的速度升溫至900°C，在900°C條件下燒結(jié)I小時(shí)，然后以12°C /分鐘速率升溫至1200°C，在1200°C條件下燒結(jié)2小時(shí)，最后冷卻至室溫即可。
[0020]上述汽油機(jī)連桿毛坯的性能測(cè)試:
產(chǎn)品密度:7.83g/cm3
硬度HRC:75 沖擊功(J):68
極限拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度(MPa):1023 伸長(zhǎng)率(%):32.1 屈服強(qiáng)度(MPa):702。
[0021]實(shí)施例2
利用改性金屬粉末鍛造汽油機(jī)連桿毛坯的方法，它包括以下步驟:a)金屬混料制備，b)改性混料制備，c)改性金屬粉末制備，d)燒結(jié)；
具體包括如下步驟:
a)金屬混料制備:按照重量份取鐵150份，銅6份，鎳4份，錳3份，鉻3份，碳化硅2份，碳化鈦2份以及鈦酸鋇2份，混合，加入占鐵十分之一質(zhì)量的水，送入球磨機(jī)中球磨，得到500目的混合物，然后噴霧干燥、烘干得到金屬混料；
b)改性混料制備:按照重量份取滑石粉12份，硫酸鋅6份，硫酸錳4份，甲基丙烯酸甲酯3份以及三聚磷酸鈉3份，混合均勻，在10-12Mpa下壓制成坯料，然后送入800°C下煅燒3小時(shí)，冷卻后，粉碎成800目的改性混料；
c)改性金屬粉末制備:將步驟a)的金屬混料、步驟b)的改性混料以及鈉水玻璃(模數(shù)
3.2)按照100:10:1的重量比混合均勻，然后按照10°C /分鐘的速度升溫至300°C，邊加熱邊攪拌，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘；隨后由300°C降低至30°C，添加硅膠粉，按照500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度攪拌3分鐘，得到改性金屬粉末；硅膠粉的粒徑為800目，重量為所述金屬混料的千分之一；
d)燒結(jié):將步驟c)制備的改性金屬粉末在IOMpa壓力下壓制成塊狀，置于燒結(jié)爐中，以10°C /分鐘的速度升溫至900°C，在900°C條件下燒結(jié)I小時(shí)，然后以12°C /分鐘速率升溫至1200°C，在1200°C條件下燒結(jié)2小時(shí)，最后冷卻至室溫即可。
[0022]上述汽油機(jī)連桿毛坯的性能測(cè)試:
產(chǎn)品密度:7.84g/cm3
硬度HRC:73 沖擊功(J):66
極限拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度(MPa):1053 伸長(zhǎng)率(%):33.7 屈服強(qiáng)度(MPa):691。
[0023]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.利用改性金屬粉末鍛造汽油機(jī)連桿毛坯的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:a)金屬混料制備，b)改性混料制備，c)改性金屬粉末制備，d)燒結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述a)金屬混料制備，包括如下步驟: 按照重量份取鐵100-150份，銅5-6份，鎮(zhèn)3-4份，猛2-3份，絡(luò)2-3份,碳化娃1-2份，碳化鈦1-2份以及鈦酸鋇1-2份，混合，加入適量的水，送入球磨機(jī)中球磨，得到粒徑為500目的混合物，然后噴霧干燥、烘干得到金屬混料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述b)改性混料制備，包括如下步驟: 按照重量份取滑石粉10-12份，硫酸鋅5-6份，硫酸錳3-4份，甲基丙烯酸甲酯2-3份以及三聚磷酸鈉1-3份，混合均勻，在10-12Mpa下壓制成坯料，然后送入800-900°C下煅燒2-3小時(shí)，冷卻后，粉碎成800目的改性混料。
4.如權(quán)利要求1-3任其一所述的方法，其特征在于，所述c)改性金屬粉末制備，包括如下步驟: 將步驟a)的金屬混料、步驟b)的改性混料以及鈉水玻璃按照100:10:1的重量比混合均勻，然后按照10°C /分鐘的速度升溫至300°C，邊加熱邊攪拌，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘；隨后由300°C降低至30°C，添加硅膠粉，按照500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度攪拌3分鐘，得到改性金屬粉末；所述硅膠粉的粒徑為800目，重量為所述金屬混料的千分之一。
5.如權(quán)利要求1-4任其一所述的方法，其特征在于，所述d)燒結(jié)，包括如下步驟: 將步驟c)制備的改性金屬粉末在8-lOMpa壓力下壓制成塊狀，置于燒結(jié)爐中，以10°C/分鐘的速度升溫至900°C，在900°C條件下燒結(jié)I小時(shí)，然后以12°C /分鐘速率升溫至1200°C，在1200°C條件下燒結(jié)2小時(shí)，最后冷卻至室溫即可。
【文檔編號(hào)】B22F1/00GK103934453SQ201410200428
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】顧為, 宋家隆, 徐飛, 宋家杰, 劉強(qiáng) 申請(qǐng)人:臨沂市金立機(jī)械有限公司