表面石墨烯强化的新型发动机气门材料

摘要

本发明公开了一种表面石墨烯强化的新型发动机进气门材料及其制备方法。该气门采用的合金的重量百分比成分范围为C:0.32～0.40%；Si:0.17～0.37%；Mo:2.5～3.5%；Mn:0.50～0.80%；Cr:0.80～1.10%；W:0.50～1.0%；Ni:≤0.013%；P:≤0.015；S:≤0.015；Cu:≤0.010%；余量为Fe。该进气门材料经熔炼、锻造、焊接非晶合金、沉积石墨烯等工艺加工而成。本发明的气门材料的表面硬度高、耐磨性好、寿命高。

主权项

一种表面石墨烯强化的新型发动机进气门材料及其制备方法，所述进气门的基体材料成分为：C:0.30～0.40%；Si:0.05～0.1%；Mo:0.1～0.2%；Mn:0.50～0.80%；Cr:0.80～1.10%；W:0.50～1.0%；Ce: 0.1～0.2%; Nb: 0.05～0.1%；Cu: 0.05～0.1%；余量为纯度大于99.8%的Fe，所述纯度为99.8%的Fe中的杂质重量百分比含量为：Ni:≤0.013%；P:≤0.015；S:≤0.015；Cu:≤0.010%；气门的锥面含有非晶合金层，厚度200‑500微米，气门的表面有石墨烯层；其制备方法包括如下工艺步骤：（1）按照合金成分范围准备配料，将合金材料混合均匀；（2）采用真空感应炉熔炼，温度控制在1600～1650℃，熔炼２～２.5小时；（3）分别在1100℃、1050℃、950℃进行三次锻造，控制变形比大于70％，得到进气门毛坯；（4）在800‑850℃下保温1‑1.5 h，淬火，然后加热到450‑500℃，保温2‑2.5小时，最后空气冷却；（5）熔炼非晶合金：按照该合金的原子比配置原料，进行真空熔炼，浇注冷却后得到非晶合金，其中非晶合金含有Zr、Ti、Mo、Al、W、V、B等元素，其中Zr、Ti、Mo、Al的原子比为50：15：8：12；（6）采用铣床加工对锥面进行表面光洁度处理；（7）在锥面焊接非晶合金；（8）进行表面光洁度处理，再采用化学气相沉积（CVD）法在气门表面沉积一层石墨烯；沉积过程利用CH4为碳源、H2为载气， 温度为900~1000℃，降温的速度为15℃/s。