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钛铝基合金汽车发动机的开发和工艺过程

   2014-06-22 IP属地 陕西6850
  铝基合金具有密度低、比强度高、高温力学性能和高温抗氧化性能好等优点,是一种理想的新型轻质高温结构材料。近年来经过大量研究开发,已开始迈向实用化阶段。研究结果表明,如果使用钛铝基合金制作汽车发动机的进/排气阀门,可以减轻阀门的重量,降低阀门动作惯性,从而提高发动机性能,减少废气排放,还可以减少摩擦和降低噪音。对比研究结果表明,采用这种新型材料可以节省燃料达8%左右,具有巨大的社会、经济效益潜力。目前美国的通用汽车公司、福持汽车公司、日本的本田汽车公司和欧洲的沃尔伏汽车公司均已成功地进行了钛铝基合金汽车发动机阀门的试车运行,进行工业规模的钛铝基合金汽车发动机阀门开发的条件已经成熟。

    汽车发动机阀门属民用产品,不仅要求有优异的件能,而且还要求有低廉的成本,这就要求在保证性能的前提下,尽量降低生产成本。钛铝基合金是一种金属间化合物,属于脆性难热塑性变形的合金,其冷、热机加工成形性差,所以,一般是采用近形成形技术制备零部件。粉末冶金技术虽可以获得性能合格的零件,但是钛铝粉末的制备和处理都很困难,而且价格昂贵,而另外一些改进的粉末冶金工艺如反应粉末合成和自蔓延燃烧合成等使用钛粉和率粉作为原材料,虽然其成本低廉,但存在成分不均匀,疏松严重,氧含量偏高等问题.性能难以保证。因此人们目前试图采用铸造方法来大量、低成本地生产汽车发动机阀门,但是钛铝基合金在凝固时的液相粘度高,液/固两相密度差别大,造成严重的疏松倾向,通常需要对铸件采用热等静压(HIP)工艺处理来消除疏松。但HIP工艺成本昂贵,而且容易使疏松严重的铸件产生扭曲变形,因此.在铸造时就应该尽量减轻甚至消除疏松,以图避免采用HIP工艺或减小HIP处理时产生的铸件扭曲变形。汽车发动机阀门的尺寸要求严格,在铸造时要求尽量使疏松呈对称分布,例如沿轴线分布、以避免在随后的处理过程中产生扭曲变形。基于上述要求.近年来开发出了金属永久模浇注(Permanent mold cast)+压力铸造的新工艺,用来生产钛铝基合金汽车发动机阀门。

 
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