原位合成Al₃Ti颗粒表面增强铝基复合气缸套及其制备方法

摘要

本发明属于金属基复合材料制备领域，具体涉及一种原位合成Al3Ti金属间化合物颗粒增强铝基复合气缸套及其制备方法。该方法主要是以钛丝丝网为合成增强体的原材料，先通过压铸法得到内表面为1-3mm厚的钛丝丝网增强铝基复合材料；再通过激光熔覆法将该层快速熔化；在气缸套内表面形成1-3mm厚的Al3Ti金属间化合物颗粒增强铝基复合材料；最后经热处理、机械加工和打磨处理得到成品铝基复合气缸套；相对于传统的铸铁类气缸套，采用本发明的方法制得的复合气缸套质量能减少2-3倍、且显微组织致密；该发明气缸套的复合层的硬度可达HB>80、韧性较好，具有较好抗氧化性和抗耐磨性能。

主权项

一种原位合成Al3Ti颗粒表面增强铝基复合气缸套的制备方法，其特征在于，该方法通过下列步骤实现：步骤一，加工钛丝丝网预制体：先将直径为50μm~150μm的钛丝编制成网孔规格为20目~100目的钛丝丝网，然后根据气缸套内表面待增强区的厚度、形状和尺寸，选择适当层数的钛丝丝网，并将其进行裁剪、卷制或将其裁剪、叠放、卷制成圆筒状的钛丝丝网预制体，其中的钛丝丝网预制体由1~3层钛丝丝网加工而成；步骤二，加工压铸气缸套的铸铁模具：根据气缸套的形状与尺寸，加工压铸气缸套的铸铁模具；步骤三，布置石墨纸和钛丝丝网预制体：先将石墨纸布置于压铸气缸套的铸铁模具内，接着将步骤一中得到的钛丝丝网预制体布置于石墨纸上，钛丝丝网预制体在压铸气缸套的铸铁模具内所处位置为气缸套内表面待增强区在压铸气缸套的铸铁模具内的位置，得到布置有钛丝丝网预制体的压铸气缸套的铸铁模具；步骤四，熔炼气缸套基体材料：根据气缸套基体材料材质的要求，确定铝基材料的化学成分，并进行熔炼，得到熔融的气缸套基体材料；步骤五，压铸气缸套半成品：在浇注温度为750℃~800℃、模具温度为150℃~200℃、低压射速度为0.2 m/s ~0.3m/s、高压射速度2.0 m/s ~2.6m/s、低压压力为40 Mpa ~50Mpa、高压压力80Mpa~100Mpa的条件下，将熔融的气缸套基体材料压铸到内布置有钛丝丝网预制体的压铸气缸套的铸铁模具中，然后冷却至室温，得到气缸套半成品；步骤六，激光熔覆原位合成铝基复合气缸套的Al3Ti颗粒增强层：在激光束直径为2 mm ~3 mm、熔覆时采用氩气保护、扫描速度3 mm·s‑1~4mm·s‑1的条件下利用激光对气缸套半成品内表面待增强区进行熔化，然后将该气缸套半成品自然冷却至室温，得到Al3Ti颗粒增强的铝基复合气缸套半成品；步骤七，热处理：将经步骤六加工而成的气缸套半成品在500℃~550℃条件下放置10h～12h，接着在室温下放置最少8h、然后在150℃~200℃条件下放置4 h～8h；步骤八，机械加工和打磨处理：对经步骤七加工而得的气缸套半成品进行机械、打磨加工，得到最终的原位合成Al3Ti颗粒表面增强铝基复合气缸套。