[发明专利]一种轻量化耐磨汽车发动机缸套及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车发动机套缸加工技术领域，涉及一种轻量化耐磨汽车发动机缸套及其制备方法。

背景技术

随着世界工业的发展，内燃发动机已应用到各大生产领域，当前发动机生产技术已经非常成熟，但是一部分恶劣环境下工作的发动机还是会出现拉缸的现象，出现拉缸这样的情况，很大一部分原因是因为缸套的热量没有及时散发出去，传统的缸套材料单一，在恶劣环境下工作，其传热能力不能达到要求，因此急需一种新的技术来解决上述技术缺陷。

目前，汽车用发动机一般采用铍铜合金气缸体。为了降低整机重量的同时能够保证气缸套的耐磨性，通常采用在气缸体中预铸由铸铁制成的气缸套结构。现有的气缸套外表面一般采用机械加工形成沟槽10或铸造蘑菇状倒刺20的形式来保证铸铁气缸套与铸铝气缸体之间的紧密结合，以防止气缸套从气缸体脱落。然而，采用机械加工沟槽的方式要浪费大量的金属，而且为了保证加工时气缸套不变形，气缸套要做的很厚，不利于发动机的轻量化和小型化；采用蘑菇状倒刺形式的气缸套由于无法拔模等问题，无法采用传统的铸造工艺，铸造难度较大，成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种力学性能优良、吸音、减振的轻量化耐磨汽车发动机缸套。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种轻量化耐磨汽车发动机缸套，所述缸套由多孔铍铜合金陶瓷制成，在套缸的内壁涂覆有一层耐磨导热层，所述多孔铍铜合金陶瓷包括质量比为100：(60.0-136.2)：(0.7-1.2)：(9-12)的铍铜合金粉、陶瓷粉、致孔剂和树脂粘结剂。

汽车发动机套缸在工作时要承受高温、高压和很大的摩擦力，尤其是套缸内壁，因此要求汽车发动机套缸要有足够的机械强度、刚度和高温性能。本发明的汽车发动机套缸采用多孔铍铜合金陶瓷制成，在致孔剂作用下，多孔铍铜合金陶瓷内部弥散生成大量独立存在的闭孔孔洞。铍铜合金较高的硬度及优良的导热性能，可使套缸在工作中具有较理想的抗高压能力。多孔铍铜合金陶瓷综合多孔陶瓷和多孔铍铜合金的优点，具有一般材料所不能比拟的高硬度、高强度、抗磨损、抗酸碱、耐高温、耐冲击等性能，同时具有比重小、吸振及吸音性能好等特点，而且通过颗粒控制可使其表面光结度达到所需要求。但是多孔材料的导热性能一般较差，为了进一步增加套缸内壁的导热性和耐磨性，本发明在套缸内壁涂覆有一层耐磨导热层。因此本发明的汽车发动机套缸具有很高的强度和刚度，并且整体质量小，可大幅减少套缸工作时的震动和噪音，并且有很强的抗腐蚀性和耐磨性，具有优良的力学性能和使用性能。

作为优选，所述多孔铍铜合金陶瓷的孔隙率为50.0-68.5％，孔径为10.5-19.0μm。

多孔铍铜合金陶瓷的孔隙率和孔径大小决定了产品最终的力学性能和机械性能，在上述孔隙率和孔径的范围内，多孔铍铜合金陶瓷的综合性能达到最优，具有最佳的硬度、强度、抗冲击等性能和最低的密度。

作为优选，所述铍铜合金粉的粒径为3-12μm，陶瓷粉的粒径为30-70nm。

多孔铍铜合金陶瓷的孔隙大小和孔隙特性主要取决于制备工艺和原料粉体粒径，为了得到整体力学性能优良、比重较小、导热性能好的多孔铍铜合金陶瓷，本发明将铍铜合金粉和陶瓷粉的粒径限制在上述范围内。原料粉体的粒径越小，活性越高，越容易烧结。在上述铍铜合金粉和陶瓷粉的粒径范围内，均布在密实的铍铜合金陶瓷基体中的致孔剂产生分解，释放的气体导致压实体膨胀，形成具有细密均匀多孔结构的铍铜合金陶瓷。

作为优选，所述铍铜合金粉由以下质量百分比的组分组成：2.0-2.3％Be，0.30-0.45％Co，0.5-0.65％Si，2.3-3.0％Ni，0.3-0.5％Mg，0.2-0.5％RE，余量为Cu。

本发明铍铜合金粉中的Be的含量较高，并且增加了2.3-3.0％的Ni元素，Ni与Be可以形成NiBe化合物。NiBe化合物在Cu中的溶解度随温度的下降而减小，因此在冷却过程中，NiBe化合物从组织中的析出，随着Ni元素含量的增加，析出的NiBe化合物数量增加，可以提高合金强化效果，提高合金硬度。添加的稀土元素和Mg元素，具有净化晶界，提高导电性和细化晶粒的作用，有利于提高了材料韧性的提高。

作为优选，所述陶瓷粉为β-SiC-HBN复合粉体，包括质量比为100：(42.8-57.1)的β-SiC和HBN。