[发明专利]一种粉末冶金汽车发动机连杆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，特别是一种粉末冶金汽车发动机连杆及其制备方法。

背景技术

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金结构件制品材料成分不受熔炼限制，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钢件匹配的效果。

连杆是汽车发动机中承受应力最大的零件，重量为0.4-1.7kg。德国、日本、美国、等先后在汽车中使用粉末锻造连杆。例如，美国GKN公司生产Porsche928赛车V-8发动机上使用的高性能粉末锻造连杆是采用预合金化低合金钢粉末，其成分为：0.3％-1.4％Mn，0.1％-0.25％Cr，0.2％-0.3％Ni，0.25％-0.35％Mo，并加入石墨使锻件含碳量达到0.35％-0.45％，且要求连杆杆部截面最薄部分的理论密度达到99.8％以上，抗拉强度达到830-1420MPa。同时，为了进一步提高连杆的疲劳寿命，还对连杆表面进行喷丸硬化处理。 

粉末锻造连杆的显微组织均匀，且力学性能优于传统的模锻连杆。粉末锻造工艺特别明显的改善了连杆的疲劳强度。连杆的粉末锻造工艺与普通模锻工艺相比，其生产工序减少，从而使工艺流程缩短。

发明内容

本发明的目的是提供一种一种粉末冶金汽车发动机连杆及其制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种粉末冶金汽车发动机连杆，由下列重量份的原料制成：铜2.1-2.3、硫化锰1.1-1.2、石墨0.4-0.6、Mn7.5-8.2、Ti 4.5-5.1、铁粉78-81、Cr 7.6-8.2、Co 3.5-4.0、助剂2-3；

所述的助剂由下列重量份的原料制成：铁粉30-40、硫酸铝3-4、三聚磷酸钾1-2、天青石粉2-3、秸秆灰烬1-2、硅烷偶联剂KH550 1-2、二甲基硅油3-4、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯1-2、氧化锌2-3；制备方法是将铁粉、硫酸铝、三聚磷酸钾、天青石粉、秸秆灰烬混合，研磨成200-300目粉末，然后加入硅烷偶联剂KH550混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入920-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，粉碎成300-400目粉末，与其它剩余成分混合，加热至60-70℃，在1200-1500转/分下搅拌1-2小时，即得。

本发明所述粉末冶金汽车发动机连杆，由以下具体步骤制成：

（1）将铜、Mn、Ti、铁粉、Cr、Co混合，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在8-10Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下550-650℃进行烧结8-10小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；

（2）将其它剩余成分混合均匀；

（3）将步骤（1）、（2）物料在55-65℃下混合搅拌均匀70-90分钟后，装入模具，压制成坯；

（4）将压坯放在烧结炉中，以6-8℃/分钟速率升温至800-850℃条件下烧结2-3小时;然后以5-7℃/分钟速率升温至1050-1150℃条件下烧结2-3小时；再以再以8-10℃/分钟速率降温至420-450℃，保温2-3小时后，空气中缓冷至室温。

本发明添加助剂，使合金粉末分散均匀，保证产品内部组织结构的纵横均匀度，使产品的疲劳寿命有所提高；本发明制造的连杆组织致密，微观结构良好，孔隙很少，结构刚度、硬度、耐疲劳性能、抗拉强度性能优良；而且生产成本降低，提高了生产效率。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种粉末冶金汽车发动机连杆，由下列重量份（公斤）的原料制成：铜2.1、硫化锰1.1、石墨0.4、Mn7.5、Ti 4.5、铁粉78、Cr 7.6、Co 3.5、助剂2；