汽车发动机活塞材质的选取及发展趋势
- 格式:wps
- 大小:28.00 KB
- 文档页数:5
汽车活塞的新工艺汽车活塞是引擎中的重要部件之一,起着转换燃烧能量为机械能的作用。
随着汽车技术的不断进步,汽车活塞也在不断演进,出现了许多新的工艺。
目前,汽车活塞的主要新工艺包括以下几个方面:1. 材料选择方面。
传统的活塞材料主要是铝合金和铸铁,但现代活塞开始采用复合材料制造,例如陶瓷涂层活塞。
陶瓷涂层活塞具有重量轻、抗磨损性能好等优点,能够提高发动机的功率和燃油效率。
2. 表面处理方面。
新工艺主要是通过改变活塞的表面处理方式,例如采用氧化、阳极氧化、电镀等技术,来提高活塞的耐磨性和耐蚀性。
特别是采用电镀技术,可以在活塞表面形成一层高硬度的镀层,能够提高活塞的耐磨性和降低噪音。
3. 水冷活塞方面。
传统的汽车活塞一般采用空冷方式,但是空冷活塞存在散热效果差、容易变形等问题。
因此,一种新的工艺是采用水冷活塞。
水冷活塞通过在活塞上设置水冷道,将冷却水引导到活塞表面,能够有效降低活塞的温度,提高散热效果,从而保证活塞的正常工作。
4. 没有活塞环方面。
传统活塞需要安装活塞环来密封气缸,但是活塞环的摩擦会导致能量损失和燃油消耗。
因此,一种新的工艺是开发无活塞环的活塞。
这种活塞通过改变活塞的形状和表面处理方式,能够达到好的密封效果,提高发动机的效率,并降低排放污染物。
5. 多材料组合方面。
为了提高汽车活塞的强度和耐热性,新工艺开始采用多材料组合的方式进行制造。
例如,活塞的头部采用高强度材料,而杆部采用耐热材料,能够在保证活塞的强度的同时提高其耐热性。
总之,随着汽车技术的不断发展,汽车活塞的新工艺不断涌现。
这些新工艺通过材料的改变、表面处理的创新、结构的优化等方式,能够提高活塞的性能,提高发动机的功率和燃油效率,同时降低排放污染物,为汽车行业的可持续发展做出贡献。
活塞制造工艺发展历程
活塞制造工艺经历了长时间的发展和演变,以下是其发展历程的概述。
起初,活塞的制造主要依赖于手工操作和传统的铸造技术。
这种方法效率低下且精度较低,使得活塞表面粗糙且尺寸不稳定。
然而,随着工业技术的进步,人们开始探索新的制造方法。
19世纪末,活塞制造工艺迎来了重大突破。
铝合金的发展使
得活塞的材质更加轻量化,提高了发动机的性能。
同时,机械加工技术的进步也改善了活塞的加工精度和表面质量。
20世纪初,铸造技术的革新推动了活塞制造的发展。
采用新
型的金属合金和砂型铸造工艺,活塞的密封性和耐磨性得到了显著提升。
这种革新也促使了活塞的设计和结构的改善,进一步提高了其性能和寿命。
随着汽车工业的迅猛发展,活塞制造工艺得到了更多的关注和投入。
20世纪中叶,高温合金和陶瓷材料的引入使得活塞能
够承受更高的温度和压力。
此外,可控气氛热处理和超声波清洗等新技术的应用,进一步提高了活塞的质量和性能。
近几十年来,活塞制造工艺持续向着更高效、更精确的方向发展。
数控加工和自动化生产线的应用使得活塞的加工过程更加稳定和可靠。
同时,精密铸造和表面喷涂等新技术的发展,使得活塞的密封性、耐磨性和耐腐蚀性都得到了进一步提升。
总的来说,活塞制造工艺经历了从传统手工操作到现代自动化生产的演变过程。
材料、加工技术和设计手段的不断革新,为活塞的性能和品质提供了持续的提升空间。
未来,随着新材料和制造技术的不断涌现,活塞制造工艺将继续迈向更高的水平。
铝活塞发展现状铝活塞是一种应用广泛的发动机活塞材料,它具有重量轻、强度高、导热性能好等优点,在汽车、摩托车、船舶等各个领域都有广泛的应用。
铝活塞的发展现状主要表现在以下几个方面:首先,铝活塞材料的研发和改进不断推进。
为了满足不断升级的发动机技术要求,铝活塞的材料研发和改进一直是行业的热点。
目前,铝活塞主要采用高硅铝合金材料制造,通过合金化技术和热处理工艺等手段,提高了铝活塞的强度和硬度,使其能够承受更高的压力和温度。
其次,铝活塞的设计和制造技术不断进步。
随着计算机辅助设计和制造技术的不断发展,铝活塞的设计和制造过程变得更加精密和高效。
先进的数值模拟分析和优化设计方法使铝活塞的结构更加合理,提高了其性能和可靠性。
同时,先进的制造工艺和设备使铝活塞的加工精度和表面质量得到大幅提升。
另外,铝活塞的应用范围不断扩大。
随着电动汽车、混合动力汽车等新能源汽车的兴起,铝活塞的需求量也在不断增加。
由于铝活塞具有重量轻、降低摩擦损失等优点,能够提高发动机的燃烧效率和动力输出,因此在新能源汽车中得到了广泛应用。
此外,铝活塞还被用于高性能发动机、船舶和航空航天等领域,以满足对发动机性能和可靠性的要求。
最后,铝活塞的制造工艺和环保性不断改善。
传统的冶金制造工艺会产生大量的废水、废气和固体废弃物,对环境造成严重污染。
为了降低环境影响,铝活塞制造企业积极推进清洁生产和循环利用技术,开发采用低能耗、低排放的新型工艺,大幅减少了对环境的负面影响。
综上所述,铝活塞作为一种重要的发动机零部件,在材料、设计、制造和应用等方面都有了显著的进展。
随着科技的不断发展和市场的需求变化,铝活塞的发展前景更加广阔,有望在未来继续取得更大的突破和进步。
钢活塞前景钢活塞是目前汽车、机械等行业中常用的关键零部件之一,它在发动机内起到了很重要的作用。
钢活塞的前景非常广阔,下面我将从市场需求、技术进步和环保要求三个方面来探讨钢活塞的前景。
首先,从市场需求来看,汽车产业是钢活塞最主要的应用领域之一。
随着汽车行业的发展,汽车产量不断增加,对钢活塞的需求也随之增加。
同时,随着人们对汽车性能要求的不断提升,钢活塞的质量要求也随之提高,对高强度、高耐磨、高可靠性的钢活塞的需求也越来越大。
此外,机械行业、建筑行业等也对钢活塞有一定的需求,这些领域的发展也将推动钢活塞市场的扩大。
其次,从技术进步的角度来看,钢活塞的制造工艺和材料不断更新。
随着先进制造技术的应用,钢活塞的加工精度和表面质量得到了极大提升,同时新型材料的应用也使得钢活塞的性能得到了提升,如新一代高强度钢、陶瓷涂层等。
这些技术进步使得钢活塞能够适应更高温、更高压力的工作环境,同时提高了钢活塞的耐磨性和疲劳寿命。
这些技术进步,无疑为钢活塞的进一步发展提供了良好的条件。
最后,从环保要求来看,钢活塞具有较好的环保性能。
相比于传统铝合金活塞,钢活塞的生产过程中排放的废气和废水要少得多,减少了环境污染。
此外,钢活塞的回收利用率也较高,可以实现资源的再利用。
在当前全球对环保意识不断增强的大背景下,钢活塞具有明显的优势,有望在未来市场走向中占据更大的份额。
综上所述,钢活塞的前景非常广阔。
市场需求的增加、技术进步的推动和环保要求的增强,都将为钢活塞的发展带来更多机遇。
随着汽车和机械行业的不断发展,钢活塞的市场空间将不断扩大。
同时,我们也应该将目光放远,积极拓展钢活塞在其他领域的应用,进一步提升钢活塞的品质和性能,助力钢活塞行业的更好发展。
2024前三季度发动机和活塞市场分析及四季度预测2024年,全球汽车市场逐渐复苏,汽车产量持续增长,这也带动了发动机和活塞等汽车配件市场的发展。
在这种背景下,2024年前三季度的发动机和活塞市场也呈现出一定的增长趋势。
发动机市场分析:在2024年前三季度,全球汽车产量持续增长,其中中国和印度等新兴市场的汽车销量增长较快,这也推动了发动机市场的增长。
同时,各国政府对汽车燃油效率和排放标准的要求也在不断提高,这促使汽车厂商更新换代发动机,以满足新的法规要求。
在这种情况下,传统的内燃机市场虽然仍然是主导市场,但是新能源发动机如混合动力和纯电动发动机也逐渐受到重视。
特别是在一些发达国家,政府对新能源汽车的补贴政策使得这些发动机在市场上具有竞争力。
活塞市场分析:活塞作为发动机的关键部件,其市场需求受到汽车产量的直接影响。
2024年前三季度,全球汽车产量持续增长,这使得活塞市场也呈现出增长态势。
尤其是一些新兴市场如中国和印度等,汽车产量增长较快,对活塞市场的需求也带动了增长。
同时,活塞的材料和制造工艺也在不断升级,以满足对活塞轻量化和高性能的要求。
高性能的活塞材料如陶瓷和铝合金等在市场上得到广泛应用,这也推动了活塞市场的进步。
四季度预测:随着2024年的全球汽车市场持续增长,预计2024年第四季度,发动机和活塞市场仍将保持增长的势头。
特别是在一些新兴市场如中国和印度等,汽车产量仍将保持较快的增长速度,这将为发动机和活塞市场提供持续的需求。
另外,新能源发动机如混合动力和纯电动发动机的发展也将得到政府的支持和推动,这将使得这些新型发动机在市场上更加竞争,为整个汽车配件市场带来更多的发展机会。
总的来说,2024年的发动机和活塞市场仍将保持增长态势,但同时也需要关注环保政策和新能源汽车等方面的发展趋势,以应对未来市场的挑战和机遇。
汽车活塞发展现状分析报告摘要汽车活塞作为内燃机的关键部件,对于汽车发动机的性能和效率有着重要的影响。
本文结合最新的市场数据和科技发展趋势,对汽车活塞的发展现状进行了分析。
通过研究发现,目前汽车活塞市场正朝着轻量化、高强度和高效能方向发展。
新材料的应用、设计优化和工艺创新将是未来汽车活塞发展的关键驱动因素。
1. 引言汽车活塞作为内燃机中的重要部件,直接影响发动机的功率、燃油效率和排放水平。
随着汽车产业的快速发展,对于活塞的要求也越来越高。
本文将对汽车活塞的发展现状进行深入分析,为相关厂商的技术创新和市场决策提供有益参考。
2. 汽车活塞的发展历程汽车活塞制造最早可以追溯到19世纪末期,当时大部分活塞由铸铁制成。
随着科技的进步,活塞材料逐渐从铸铁发展到铸铝和铸钢。
这种材料转变不仅提高了活塞的强度和耐磨性,还实现了活塞的轻量化。
在21世纪初,随着环保和节能意识的加强,汽车活塞进入了新的发展阶段。
通过采用新材料、优化设计和先进工艺,活塞性能得到了进一步提升。
例如,针对活塞上的摩擦,一些活塞采用了涂层技术和添加摩擦剂的方式,降低发动机的摩擦损失。
3. 汽车活塞的发展现状3.1 轻量化是趋势随着汽车行业对燃油经济性和排放控制的要求日益严格,汽车活塞的轻量化成为行业的共识。
通过减少活塞自身的重量,可以提高发动机的热效率和动力性能。
在轻量化方面,铝合金活塞是当前的主流选择,因为铝合金具有良好的热传导性和强度。
同时,一些新材料的应用也为轻量化提供了更多可能性。
例如,纳米材料、高性能陶瓷和新型复合材料的研发将为活塞的轻量化进一步提供支持。
3.2 高强度是要求汽车活塞在高压和高温环境下工作,对强度有着较高要求。
通过研究新材料和工艺,提高活塞的强度已成为发展的重点。
目前,一些厂商正在探索使用高性能钢、钛合金和镍基合金等材料制作活塞,以满足更高的强度要求。
此外,在活塞的设计方面,采用圆形横截面和刚性结构,可以提高活塞的抗变形能力和抗冲击能力,进一步增强活塞的强度。
2023年汽车活塞行业市场前景分析汽车活塞是内燃机的重要组成部分,随着汽车工业的不断发展,汽车活塞行业也得到了迅速的发展。
未来几年,汽车活塞行业市场前景将更加广阔。
本文将从市场需求、技术创新、政策支持等方面进行分析,为大家介绍汽车活塞行业市场前景。
一、市场需求随着汽车工业的发展,全球汽车销售数量不断增加。
特别是中国、印度等亚洲市场,汽车销售量增长非常迅速。
汽车行业的发展带动了汽车活塞行业的发展。
汽车活塞需求量增加带来的机会也增加了,汽车活塞市场前景非常广阔。
另外,随着环保和能源利用效率要求的不断提高,越来越多的车辆采用了行业技术的更新和升级。
这要求汽车活塞在重量、使用寿命和高温性能等方面得到不断提高,为汽车行业提供重要组成部分。
市场需求的增加,将带来更多的商机和市场空间。
二、技术创新技术创新是汽车活塞行业保持竞争力的关键。
如何通过持续的创新和技术研发来满足市场需求是汽车活塞行业的核心竞争力。
在配合车辆环保定制需求、提高活塞的耐热性和化学性等方面,汽车活塞生产企业都在加强技术创新的投入和力度。
特别是在复合材料和涂层技术领域,涌现出一批技术领先、高质量的汽车活塞生产企业,充分体现了汽车活塞行业的技术创新实力。
三、政策支持政策支持是汽车活塞行业发展的重要保障。
政府发布的产业规划、财政补贴等政策,都对汽车活塞行业的新产品研发和生产提供了支持。
如2019年国务院印发的《新能源汽车产业发展规划》提出:到2020年我国新能源汽车保有量将超过500万辆,预计到2030年将达到3000万辆以上。
这将为活塞企业提供广阔的市场空间。
此外,环保和节能政策的不断完善,为汽车活塞行业带来新的需求和发展空间。
政策支持可以大大降低汽车活塞企业的开发成本,从而使企业在完成技术创新后获得更好的经济效益。
总之,未来汽车活塞行业市场前景越来越广阔。
市场需求增加、技术创新和政策支持都将成为促使汽车活塞行业快速发展的重要因素。
企业需要加强与国际业界的良好交流、开发更加适应市场需求的新产品、创新能力和资金投入等方面的开展工作,以应对前所未有的竞争。
汽车发动机活塞材质的选取及发展趋势活塞被称为发动机的心脏。
它是发动机中最重要的零件之一。
其功用是承受气体压力,并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。
在发动机工作时,活塞直接与瞬时温度2200摄氏度的高温气体接触,其顶部温度达300℃~400℃,且温度分布不均匀;在做功行程时活塞顶部承受着很大的气体压力,汽油机达4MPa~5MPa,柴油机高达8MP~9MPa,甚至更高;此外,活塞在气缸内往复运动线速度可达11m/s~16m/s;在这种恶劣的条件下工作。
活塞承受着高温、高压的热负荷和机械负荷。
因此活塞作为汽车发动机中传递能量的一个非常重要的构件,对其材料具有特殊的要求:密度小、质量轻、热传导性好、热膨胀系数小;并具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能、尺寸稳定性好。
另外还应具有容易制造、成本低廉的特点。
伴随着汽车发动机的不断发展与进步,人们对活塞材料的研究与应用也取得了长足的发展。
铝合金活塞材料的发展应用概况世界上最早的汽车发动机活塞是铸铁的。
1911年,铝合金材料以其质轻、良好热传导性以及较低的热膨胀系数等特点的得到人们的关注并开始用于制造活塞。
1920年一种Al-Cu-Ni-Mg系合金正式成功地应用于汽车发动机活塞,从而证明了铸造铝合金作者简介:1、AI-Cu-Ni-Mg系合金该系合金于1920年开始就在英国得到应用。
其典型合金代号有LMl4(英)、SAE39(美)、AC5A(日)。
该类合金的优点是良好的高温强度、导热性、延伸率及耐磨性;但因其线膨胀系数和密度较大,铸造性能差且含有较多贵重金属价格较贵而被淘汰。
2、AI-Cu-Si系合金这类合金的优点是:由于含有一定量的硅,铸造性能较好,切削加工性能也有所改善;在常温和高温下均有较好的机械、物理性能。
在70年代之前,该类合金曾是前苏联等国应用最广泛的一种材料,我国的解放牌CAl0A、CAl0B、CAl0C型汽车活塞也采用此合金。
其典型合金代号有SAE300(美)、A110B(俄)、AC2A(日)。
汽车发动机活塞材质的选取及发展趋势活塞被称为发动机的心脏。
它是发动机中最重要的零件之一。
其功用是承受气体压力,并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。
在发动机工作时,活塞直接与瞬时温度2200摄氏度的高温气体接触,其顶部温度达300℃~400℃,且温度分布不均匀;在做功行程时活塞顶部承受着很大的气体压力,汽油机达4MPa~5MPa,柴油机高达8MP~9MPa,甚至更高;此外,活塞在气缸内往复运动线速度可达11m/s~16m/s;在这种恶劣的条件下工作。
活塞承受着高温、高压的热负荷和机械负荷。
因此活塞作为汽车发动机中传递能量的一个非常重要的构件,对其材料具有特殊的要求:密度小、质量轻、热传导性好、热膨胀系数小;并具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能、尺寸稳定性好。
另外还应具有容易制造、成本低廉的特点。
伴随着汽车发动机的不断发展与进步,人们对活塞材料的研究与应用也取得了长足的发展。
铝合金活塞材料的发展应用概况世界上最早的汽车发动机活塞是铸铁的。
1911年,铝合金材料以其质轻、良好热传导性以及较低的热膨胀系数等特点的得到人们的关注并开始用于制造活塞。
1920年一种Al-Cu-Ni-Mg系合金正式成功地应用于汽车发动机活塞,从而证明了铸造铝合金作者简介:1、AI-Cu-Ni-Mg系合金该系合金于1920年开始就在英国得到应用。
其典型合金代号有LMl4(英)、SAE39(美)、AC5A(日)。
该类合金的优点是良好的高温强度、导热性、延伸率及耐磨性;但因其线膨胀系数和密度较大,铸造性能差且含有较多贵重金属价格较贵而被淘汰。
2、AI-Cu-Si系合金这类合金的优点是:由于含有一定量的硅,铸造性能较好,切削加工性能也有所改善;在常温和高温下均有较好的机械、物理性能。
在70年代之前,该类合金曾是前苏联等国应用最广泛的一种材料,我国的解放牌CAl0A、CAl0B、CAl0C型汽车活塞也采用此合金。
其典型合金代号有SAE300(美)、A110B(俄)、AC2A(日)。
该类合金的缺点是:线膨胀系数较大,因含有较多的Cu,所以体积稳定性不好,会产生永久性“长大”现象引起活塞“咬缸”,所以国内现已停止使用这类材料。
3、AI-Si合金由于Al-Si合金线胀系数小、比重小,耐磨性好,铸造性能好等一系列优点而成为应用于现代发动机活塞制造最广泛的材料。
这类合金按含Si量的高低可分为共(亚)晶型和过共晶型两大类。
4、共晶(亚共晶)型Al-Si合金国内外轻、中型汽车汽、柴油发动机以及轿车发动机活塞大多采用了共晶(亚共晶)型Al-Si合金。
具有代表性的共晶(亚共晶)型AI-Si合金活塞材料的牌号及化学成分见表1。
该类合金含Si量一般在8.5%-13%,为了提高合金的室温及高温性能在其中加入了Cu、Mg、Mn、Ni等合金元素进行多元合金化。
表2所列为共晶(亚共晶)型Al-Si合金活塞材料常温和高温性能。
合金中的Cu可提高合金的常温及高温强度,改善合金切削加工性能及表面光洁度;但Cu量过多会使合金密度增大,热裂倾向增大,耐蚀性降低,铸造性能变坏,同时还使合金成本增加。
因而作为活塞用的A1-Si合金应在保证其强度的前提下尽可能降低含铜量。
Mg也是A1-Si合金中提高合金强度的重要元素,特别是与Cu配合使用时可进一步提高合金耐热性。
但Mg加入量过多时易在晶界上形成脆性相,反而降低了合金强度。
另外Mg还可能造成铸件夹渣,所以Mg的加入量一般控制在0.4%-1.5%。
国内厂家多控制在0.7%-1.0%之间。
Mn可以提高合金的热稳定性、高温持久强度和硬度,同时还可以减少杂质元素对铁的危害。
但加入过多的Mn会形成粗大脆性化合物,反而降低合金强度。
Mn的加入量多控制在1%以下。
国外资料认为。
Ni可以提高合金的高温强度及合金热稳定性。
如含有Ni的ZLl09比不合Ni的ZLl08体积稳定性好。
这对活塞这种零件来说是非常有意义的。
但近年来的一些试验研究又表明:加Ni对合金的高温性能并无显著提高国内外汽车发动机活塞材料的发展及应用由于铝硅合金中Si含量超过6%-8%时,组织中便会出现粗针状共晶硅组织,使合金的机械性能降低。
因此,共晶(亚共晶)型A1-Si合金需进行变质处理。
共晶硅常用的变质元素有Na、Sr、P、Sb、Ba、RE等,其中国内应用较多的是Na盐变质,效果良好。
但Na盐变质有效时间较短。
同时还会腐蚀坩埚给生产带来不便。
Sr有较强的变质作用和足够长的变质有效期,但Sr较贵且变质时会增加合金吸气,故目前还不能取代Na。
目前,对于共晶型Al-Si合金来说(如ZLl09)更多地采用了磷变质剂以代替Na变质,且磷变质效果优于Na盐变质而被国内众多活塞制造厂推广使用。
现在在汽车发动机上应用最广泛的Al-Si.活塞材料为ZLl09G(Mahlel24、AC8A),国外著名发动机制造厂(如Cummins、Renault等)和国内玉柴、锡柴等发动机制造厂均采用该材料制造的活塞。
过共晶型Al-Si合金随着发动机对功率、扭矩、噪声、排放的要求越来越高,共晶(亚共晶)型Al-Si合金已难以达到使用性能要求。
因此,人们把目光投向另一种更为理想的活塞材料——过共晶型A1-Si合金。
这类合金含Si量高达17%~26%,而随着Si含量的增加,合金的线胀系数减小,耐磨性和体积稳定性相应提高,且合金密度也随之减小,用其制造发动机活塞,可在设计上缩小气缸筒内壁与活塞之间的间隙,从而提高发动机效率.因此受到世界各国研究者的重视[3]。
国外对过共晶型Al-Si 合金的研究应用较早,使用范围已从摩托车活塞扩大到载货汽车的活塞上。
国内近些年也对该类活塞材料进行了大量的研究,但实际应用的还较少。
国内外具有代表性的过共晶Al-Si合金牌号及化学成分见表3。
表4为过共晶型Al,-Si合金活塞材料常温和高温性能对比。
过共晶型活塞合金按Si的含量分为三组:I组Si为17%-19%,II组Si为20%-23%,III组Si为24%-26%。
I、II组工艺性较好,在实际生产中应用较多;第1II组由于Si含量高,结晶范围大,铸造工艺性能很差,初晶Si的变质困难。
为保证合金满足活塞性能要求。
也在其中加入Cu、Mg、Mn、Ni、Ti、RE等等.所起作用与共晶型合金中基本相同。
尽管过共晶型Al-Si合金用做汽车发动机活塞材料的优越性已被国内外的实践所证明,国内开发的Al-23%Si(AC9A)活塞材料性能指标为δb(25℃)>260MPa,δb(300℃)>150MPa,HB=110-125,a≤18×10-6℃。
但是,目前过共晶Al-Si合金在工业上应用过程中面临着两大问题:(1)初晶硅的细化;(2)切削性能的改善。
过共晶型活塞材料如何对合金进行变质处理细化初晶硅,目前公开报道的变质方法有如下方案:1)单元变质剂:赤P或P-Cu.合金;2)二元变质剂:①P-Cu+RE;②P-Cu+S;③P-Cu+Ba;④P2S6+Na-Cl;3)多元变质剂:①赤P+KCl+K2TiF6;②(NaPO3)6+KCl+Na2SiF6;③NaPO3+V2O5+A12O3+SrCl;④赤P+KCl+K2TiF6+RE。
上述变质方法各有利弊,仍需要进一步研究。
而过共晶Al-Si合金存在的另一问题是:Si含量超过20%时合金的切削加工性能较差。
加工刀具极易磨损,此问题至今尚未很好地解决。
因此,该类合金除特殊需要如高速摩托、赛车活塞外很少使用。
国内外其它铝合金活塞材料的研究新型铝合金活塞材料的研究及应用美国航空航天局(NASA)马歇尔空间飞行中心(MSFC)两位美籍华人科学家发明了一种名为MS-FC-388高强度铝合金,用于制造EvinrudeE-TECTM外置发动机活塞,取得了十分令人满意效果与经济效益。
其特点是:发动机的噪声大幅度下降,排放的污染显著减少,燃料效率大为提高,使用寿命显著延长,比普通的常规活塞铝合金的强度高1.5倍,生产材料成本比常规合金的低2.21美元/Kg,在260℃~370℃仍有令人惊奇的强度。
该新型铝合金不但满足汽车工业低排放污染物的要求,而且能满足航天器在高温下有很强的耐腐蚀性的要求。
此外,国外许多发动机制造商采用锻造铝合金2618(LD7)用于制造各种高级轿车及赛车发动机活塞。
图4所示为应用于Ford发动机上的锻造活塞,图5为Chrysler汽车发动机锻铝活塞。
国内外汽车发动机活塞材料的发展及应用铝基复合材料的研究及应用在满足内燃机轻量小型化、可靠性和耐久性的情况下,发动机向着高速、大功率、大压缩比的方向发展,其燃烧室内温度和压力变得更高,以往使用的铝合金已达到或接近使用极限。
为此,铝基复合材料活塞的开发近年来受到了高度重视[4]。
美、日及欧洲工业发达国家在这方面已取得了重要进展,并在车用柴油机上迅速得到了推广。
1)碳化硅颗粒增强铸铝活塞粒度为5μm-10μm,含量为5%-7%的SiC陶瓷颗粒,经过特殊处理后用流变铸造法加入到ZLl09中然后挤压铸造成型,可用于活塞的整体或局部增强。
该材料的热导率及热膨胀系数各为0.32w /(m·℃1和18×10-6/℃。
国内研制的碳化硅颗粒局部增强铝合金活塞经上海50型拖拉机田间试验证明,第一道环槽导热得到了较大改善,燃烧喉口得到加强,耐磨性比镶奥氏体铸铁圈的活塞要好,活塞质量也得到了加强。
2)氧化铝、硅酸铝和硼酸铝短纤增强铝合金活塞(CFR)该材料采用陶瓷纤维氧化铝或硅酸铝、硼酸铝短纤维增强基体材料(一般为共晶性或亚共晶性Al—Si合金)的活塞(CFR活塞),与基体铝合金相比,在300℃时的抗拉强度极限提高20%以上,热膨胀系数降低15%,导热率降低25%,而密度基本不变,耐磨性能优异,热稳定性好、具有更好的高温综合性能[6]。
采用挤压铸造工艺生产的局部增强复合材料活塞.界面结合牢固可靠,成品率高,工艺宽容好,特别适合于经增压、强化的工作条件苛刻的柴油发动机。
目前,硼酸铝单晶纤维团粒化坯体,强化活塞第一道环槽和顶部的二冲程汽油机用铝基复合材料活塞,已经在舷外机和摩托雪橇上得到了应用。
国外日本丰田ART公司以年产CFR活塞达百万只[7];国内东南大学材料学院与跃进集团及南京金陵汽车配件厂合作的NJ433发动机采用增强基体材料的活塞,通过了1000小时台架试验;与玉柴机器公司、德国马勒(南京)公司合作的YC6112发动机活塞顶部燃烧室周边增强,现已通过一系列试验及技术鉴定并达到批量化生产,迄今已经生产复合材料活塞毛坯20万件。
形成年产数千万元的复合材料活塞产业,使陶瓷纤维增强铝基复合材料在我国的汽车发动机行业进入了工业应用阶段。
3)国内外其它活塞材料的研究应用随着大马力汽车发动机快速发展,尤其是重型柴油发动机涡轮增压、中冷技术的应用以及大缸径高压缩比、低排放要求的不断提高。