[发明专利]一种铝基复合材料发动机活塞及其制备工艺

摘要

本发明公开了一种具有更高机械强度的铝基复合材料发动机活塞，包括高强度支撑骨架和耐磨损填充铝料；所述高强度支撑骨架由表面涂覆有碳化硅的长碳纤维缠绕排布而成，且包括活塞顶部增强缠绕结构和活塞裙部销孔增强缠绕结构；在前一结构中，位于活塞顶部的表面涂覆有碳化硅的长碳纤维其两端延伸至活塞裙部；在后一结构中，位于活塞销孔处的表面涂覆有碳化硅的长碳纤维围绕活塞销孔绕一圈后两端反向围绕活塞裙部延伸，且所述活塞顶部增强缠绕结构缠绕在所述活塞裙部销孔增强缠绕结构外；所述耐磨损填充铝料为短碳纤维增强铝基复合材料。本发明还公开了上述铝基复合材料发动机活塞的制备方法。

主权项

一种铝基复合材料发动机活塞，其特征是，包括：高强度支撑骨架和包覆在所述高强度支撑骨架外并用于填充成型的耐磨损填充铝料；所述高强度支撑骨架由表面涂覆有碳化硅的长碳纤维缠绕排布而成，所述高强度支撑骨架包括活塞顶部增强缠绕结构（1）和活塞裙部销孔增强缠绕结构（2）；在所述活塞顶部增强缠绕结构（1）中，位于活塞顶部（3）的表面涂覆有碳化硅的长碳纤维其两端延伸至活塞裙部（4）；在所述活塞裙部销孔增强缠绕结构（2）中，位于活塞销孔（5）处的表面涂覆有碳化硅的长碳纤维围绕活塞销孔（5）绕一圈后两端反向围绕活塞裙部（4）延伸，且所述活塞顶部增强缠绕结构（1）缠绕在所述活塞裙部销孔增强缠绕结构（2）外；所述耐磨损填充铝料为短碳纤维增强铝基复合材料；且制备工艺包括以下步骤：步骤一、制备表面涂覆有碳化硅的长碳纤维：通过送丝轮放丝和收丝轮牵引，使长碳纤维浸入碳化硅混杂悬浮液中，然后依次经过低温干燥、中温干燥脱水、高温脱水致密化处理后备用；步骤二、制备表面涂覆有碳化硅的短碳纤维：将长碳纤维切短，浸入碳化硅混杂悬浮液中，超声震荡，然后依次经过低温干燥打散、中温干燥脱水再打散、高温脱水致密化处理后备用；步骤三、制备高强度支撑骨架：将步骤一制备的表面涂覆有碳化硅的长碳纤维缠绕排布成具有顶部、裙部和销孔的活塞骨架结构，表面涂覆有碳化硅的长碳纤维先围绕活塞销孔绕一圈后两端反向围绕活塞裙部延伸，缠绕形成活塞裙部和活塞销孔，然后再由活塞裙部一侧经活塞顶部向活塞裙部另一侧缠绕，使位于活塞顶部的表面涂覆有碳化硅的长碳纤维其两端均延伸至活塞裙部；步骤四、耐磨损填充铝料填充成型：将步骤三制得的高强度支撑骨架置于浇注模中，然后将步骤二制得的表面涂覆有碳化硅的短碳纤维经预热后与熔融铝液混合，经超声充分混合均匀后浇注到浇注模中，使活塞浇铸成型，最后经T6热处理即制得。