硬质颗粒增强型新能源汽车铁基粉末冶金阀座的热处理工艺

以W6Mo5Cr4V2高速钢粉末为基体粉末,添加Fe-Mo、Co-Cr-Mo等硬质颗粒,压制成阀座坯体,然后以专用渗铜粉(Cu-Fe-Mn)作为熔渗剂,通过真空高温熔渗制备颗粒增强铁基粉末冶金阀座,进行淬火和回火热处理,研究淬火温度与回火温度对阀座材料基体与硬质颗粒显微硬度以及阀座材料摩擦磨损性能的影响,并通过正交试验优化材料的热处理工艺。结果表明:淬火温度对阀座材料的W6Mo5Cr4V2基体和Fe-Mo、Co-Cr-Mo硬质颗粒硬度和耐磨性能影响较大,在1 140~1 260℃温度下淬火时,Fe-Mo和Co-Cr-Mo硬质颗粒发生明显扩散。淬火对铜覆盖区域的碳化物影响较小,覆盖区域内未溶碳化物较多且尺寸较大。淬火温度为1 220℃时,材料基体以及Fe-Mo和Co-Cr-Mo硬质颗粒的显微硬度(HV)分别为528,892和632。回火温度对阀座的硬度影响小,回火温度为520℃时阀座硬度最高。在淬火温度为1 220℃,回火温度5 20℃,回火次数为3次的条件下,阀座的硬度(HRC)达到49.2,磨损量为0.029 5 g。

B_4C含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为了提高和稳定铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦因数和耐磨性,以B_4C为摩擦组元,采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究B_4C的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:随着B_4C质量分数增加,铜基摩擦材料的密度降低,硬度增加;B_4C颗粒能提高铜基摩擦材料的摩擦因数,同时随着B_4C质量分数的增加,铜基摩擦材料的磨损量先减小后增大,B_4C质量分数为6%时材料的耐磨性能最好;B_4C颗粒的强化作用提高材料的变形抗力,烧结材料的硬度得到明显提高;B_4C颗粒在摩擦过程中起到抵抗对磨偶件的表面犁削作用,提高了材料的耐磨性。

粉末冶金气门导管材料研究

随着国家排放要求的提高,发动机的燃烧介质呈现多元化趋势,气门导管的使用工况日趋严苛,为满足其材料的使用要求,开发了一种粉末冶金材料的气门导管。利用粉末冶金材料成分设计自由度高的工艺优势,并通过对耐磨组元和润滑组元的合理设计,开发出高耐磨性、高抗腐蚀性、热传导及机加工性能优异的气门导管材料。该材料性能满足大功率洁净能源发动机排放标准,大大提高了粉末冶金在汽车领域的应用前景。

洁净燃料发动机粉末冶金阀座熔渗烧结工艺研究

采用正交试验优化了洁净燃料发动机粉末冶金阀座熔渗烧结工艺参数,分析了熔渗烧结工艺参数对阀座密度和上下面硬度等性能的影响。结果表明:随着渗铜量的增加,阀座材料密度迅速增加,上下表面硬度差距缩小。熔渗烧结温度对阀座材料密度影响不大。当熔渗烧结温度从1130℃升高到1165℃,材料硬度逐渐提高;当温度达到1200℃后,Co–Cr–Mo硬质颗粒中合金元素向基体中发生明显扩散,导致阀座硬度下降。熔渗烧结时间对材料密度影响不大,缩短时间有利于缩小上下面硬度差距。当渗铜质量分数达到20%,渗铜温度1165℃,渗铜时间40 min,阀座力学性能最佳。熔渗烧结后密度为8.15 g·cm^(-3),上下表面硬度分别为HRC 30.4和HRC 30.1,基体材料与Fe–Mo、Co–Cr–Mo硬质颗粒均有一定的冶金结合。

变形量对粉末冶金零件表面致密化的研究

采用整形致密化技术,研究了变形量对粉末冶金Fe-Cu-Mn-Mo-C材料表面致密化层深度的影响。实验通过增加变形量来减小零件表面的孔隙,提高其表面致密层深度与硬度等性能。结果表明,采用挤压致密化技术制备的粉末冶金零件表面可以形成均匀的致密层,零件的表面硬度有较大的提高。当完成变形量提高到0.4 mm和0.6 mm后,在试样密度6.8 g/cm^(3)与7.0 g/cm^(3)的粉末冶金零件表面形成大约0.25~0.4 mm致密层。表面致密层深度和硬度均随变形量的增加而增加,说明了变形量是影响零件表面致密化效果的重要因素之一。

添加Cu_(3)P对铁基粉末冶金气门导管材料组织与力学性能的影响

研究不同Cu_(3)P含量对铁基粉末冶金气门导管材料的显微组织、密度、力学性能和耐磨性的影响。结果表明:在烧结温度为1 135℃,Cu_(3)P的添加量为0.45%时,组织中的孔隙数量最少,孔隙尺寸较小且分布均匀。当Cu_(3)P的添加量为0.45%时,解理面减小,孔隙减小,韧窝较深,且均匀分布,此时力学性能达到最优,硬度和抗拉强度分别达到73.1HRB和337.3 MPa。摩擦磨损实验表明,Cu_(3)P含量为0.45%,铁基粉末冶金气门导管材料的磨损量最小,摩擦因数最小,其耐磨性能最优。

钛含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究钛的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着钛质量分数由3%增加到12%,铜基摩擦材料的相对密度提高,硬度增加。钛的添加导致晶格畸变,材料硬度提高。随着摩擦速度增加,材料的摩擦因数减小。钛添加到铜基摩擦材料中,降低了铜基摩擦材料的摩擦因数和磨损量,原因在于钛提高了材料的硬度,增加了表面微凸体强度,减少了犁削程度,从而降低了摩擦面的损伤程度,提高了材料的耐磨性。

Cu含量和烧结温度对Fe-Cu基粉末冶金复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了铜含量和烧结温度对Fe-Cu基粉末冶金复合材料摩擦磨损性能影响。结果表明,Cu含量为20%~60%,随着Cu含量的提高耐磨性能先随之提高,Cu含量为40%时耐磨性能达到最优值,平均摩擦系数最小为0.172,磨损量为0.007 g;随着Cu含量的进一步提高耐磨性能反而降低。烧结温度为1096~1296℃时,随着烧结温度的提高耐磨性能随之提高,温度达到1196℃时耐磨性能达到最优,平均摩擦系数最小为0.123,磨损量为0.0018 g;烧结温度再提高耐磨性能反而降低。在最优工艺烧结过程中液相Al分别与Fe和Cu基体生成固溶体,使材料的密度和强度提高。MnS分解后,Mn与Fe基体生成固溶体,部分C也与Fe基体生成固溶体,两者促进了合金的固溶强化。其余的单质C,使合金的润滑性能提高。烧结后,Cu晶粒组织变得均匀细小,在Fe基中以网状形式存在。以上各组元的特殊作用使Fe-Cu基复合耐磨材料具有优异的耐磨性能。

Sn含量对粉末冶金304不锈钢组织和性能的影响

采用真空烧结制备了304奥氏体粉末冶金不锈钢,研究了不同Sn含量对粉末冶金304不锈钢材料显微组织、密度、抗拉强度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:在烧结温度1300℃的条件下,随着Sn的添加量增加,组织中的孔隙数量减少,孔隙尺寸减小且分布均匀,不规则的大孔隙逐渐变为球形的小孔隙,试样具有最大的密度7.308 g/cm^(3)。当Sn的添加量为2%时,烧结试样断口的韧窝分布均匀,孔隙发生球化,孔隙较小且尺寸均匀,韧窝之间以网状相连,此时力学性能达到最优,硬度和抗拉强度分别达到62.23HRB和363.34 MPa。继续增大Sn的添加量,由于密度下降,力学性能也随之下降,断口中韧窝尺寸增大且出现不规则的形状。电化学实验表明,随着Sn含量增加到2%,304不锈钢的耐蚀性先增大后减小。

烧结Nd-Fe-B磁体表面多弧离子镀Ti(Al)N镀层性能研究

以烧结Nd-Fe-B磁体为基体,采用多弧离子镀,通过调节氮分压比获得不同颜色和性能的TiN和TiAlN镀层薄膜。利用X射线衍射仪、金相分析技术、盐雾试验和维氏硬度计等研究镀层薄膜的宏观和微观形貌、维氏硬度和耐腐蚀性能。研究结果表明,TiN和TiAlN镀层薄膜都能够极大地提高烧结Nd-Fe-B磁体的防腐蚀性能;TiN镀层中,氮分压比增加会使TiN镀层薄膜的颜色加深,氮氩比为1∶1时镀层薄膜的结合力和防腐蚀性能最好;而TiAlN镀层的结合力和耐腐蚀性能明显优于TiN镀层。

洁净燃料发动机阀座熔渗烧结工艺影响因素研究

采用合金混合粉和真空熔渗烧结相结合的方法制备了洁净燃料发动机粉末冶金阀座,研究了在单向压制条件下,不同渗铜量和熔渗烧结温度对阀座材料显微组织、密度、硬度和压溃强度的影响。结果表明:单向压制下,高合金阀座材料压制性差,压坯密度分布不均匀。随着渗铜量增加,阀座材料上下面硬度差距缩小,密度和压溃强度明显提升,渗铜量为20%(质量分数)时,阀座性能较好;随着熔渗烧结温度增加,阀座密度基本不变,硬度和压溃强度先提高后下降,最佳熔渗烧结温度为1 165 ℃。渗铜量为20%,1 165 ℃熔渗烧结40 min的阀座材料性能最佳,此时阀座密度为8.14 g/cm3,上下面硬度分别为31.25 HRC、30.48 HRC,压溃强度为1 244.17 MPa。