汽车发动机活塞环陶瓷涂层工艺及性能研究

从活塞环苛刻的工况出发,研究适合活塞环的表面强化工艺,分析等离子喷涂工艺表面处理的技术特点,探讨喷涂陶瓷涂层活塞环的性能变化     

渗浸陶瓷活塞环

利用低温(<300℃)等离子化学气相沉积技术(P-CVD),在活塞坏表面生成一层双向扩散的微晶体与网络结构并存的氮化硼——氮化硅(BN-SIN)金属复合陶瓷层,提高活塞环的表面硬度、耐磨性,降低磨擦系数。在镀铬环表而生成复合陶瓷层后,常温下导热系数可提高42％,并随温度升高呈指数规律上升,从而降低环的工作温度,减少变形,提高气密性,改善发动机整     

活塞环的陶瓷涂层

本文综述了国外活塞环表面陶瓷涂层的发展状况，对陶瓷涂层的性能要求，形成陶瓷涂层的方法以及它们的摩擦学特性和应用前景。     

活塞环的磨擦学问题及其对策

活塞环是汽车发动机的关键零件。为适应汽车发动机发展的需要，必须解决活塞环摩擦、磨损和润滑方面的诸多问题。改进其设计、材料和表面处理技术是解决问题的主要途径。本文在介绍作者对活塞环摩擦学研究结果的结果的同时，以这一领域的最新发展也作了介绍。     

BN-SIN薄膜陶瓷活塞环

1 前言 到目前止,国内外研制陶瓷活塞环的技术有两种:一种是在2001年之前采用的老技术,即用火焰喷涂法或高温等离子喷涂法向活塞环外圆表面及两端喷涂陶瓷粉;     

降低汽油发动机摩擦的活塞环涂层

辉门已研发出一种名为Carboglide的活塞环涂层系统,可降低高负荷汽油发动机摩擦,并进一步降低环组和气缸运转表面间的摩擦损失。Carboglide涂层以碳为基体,特定层结构具有定制的组分,加上经过相应修正的活塞环设计,使燃油效率最高可提高1.5%。     

柴油机活塞环镀层摩擦学特性研究

对镀铬、喷钼和陶瓷复合镀铬的柴油机球墨铸铁活塞环的摩擦学性能进行了试验研究.试验结果表明,3种活塞环中,高硬度的铬层、陶瓷颗粒和储油微孔隙的存在使陶瓷复合镀铬活塞环具有最佳的耐磨性,其磨损系数仅为镀铬环的14.5%、喷钼环的0.02%;喷钼活塞环摩擦因数最低,但其磨损系数是陶瓷复合镀铬活塞环的49.6倍.     

用于活塞环的多元多层纳米膜的耐磨性研究

采用离子镀表面处理技术,在合金铸铁活塞环、不锈钢镀铬活塞环表面获得CrN T/iN……C/rN多元多层纳米膜。对涂层进行的测试表明:多元多层纳米膜与基体之间的破裂临界载荷大于30N,与基体之间的结合力较高;多元多层纳米膜涂层的摩擦因数为0.14～0.16,粗糙度R a<0.8μm;多元多层纳米膜涂层具有高的耐磨性,提高了活塞环的使用寿命。     

通用小型汽油机活塞环主要参数的选择

活塞环主要设计参数是发动机设计中的重要参数之一,直接影响发动机的整机性能。活塞环的主要尺寸参数D、δ、s、h与环的弹力和应力之间有直接的相互制约关系。对竭力要求提高转速的高速发动机来说,选用较大的p0,较小的厅是可行的。而活塞环的设计在于选择合适的尺寸,使活塞环弹力满足要求的同时应力也在许可范围内。     

陶瓷纤维增强铝基复合材料活塞的研究

结合山东滨州渤海活塞股份有限公司近年来陶瓷纤维增强铝基合材料活塞开发的进展，介绍了这种活塞优异的高温强度，耐磨性及耐热性等特点，研究的YC6108QA,6110Z,YC61121TZ,6200Z等复合材料活塞，高温抗拉强度提高了20％，硬度提高了15－20个布氏硬度单位，体积稳定性也比较理想，从而改善了活塞的使用和性能试验）未出现异常现象，性能良好，质量达到较高水平。     

陶瓷颗粒含量对 Cr-Al 2O3活塞环抗黏着性能的影响

通过贫油试验的方法对陶瓷颗粒含量分别为0,1．01％,1．68％,2．82％,3．45％,4．38％的 Cr‐Al2 O3活塞环的抗黏着性能进行评价,并探讨了 Cr‐Al2 O3活塞环镀层中陶瓷颗粒含量对活塞环抗黏着性能的作用机制。试验结果表明：含有陶瓷颗粒的 Cr‐Al2 O3环的抗黏着性能优于不含陶瓷颗粒的 Cr‐Al2 O3环,且其抗黏着性能与陶瓷颗粒含量相关。当陶瓷颗粒含量为2．82％时,抗黏着性能最好,陶瓷颗粒含量在0～2．82％时,Cr‐Al2 O3环抗黏着性能随陶瓷颗粒含量的增多而提高,陶瓷颗粒含量大于2．82％时,Cr‐Al2 O3环抗黏着性能随陶瓷颗粒含量的增多而降低。     

活塞环表面多元多层纳米膜的组织分析

采用离子镀表面处理技术,在活塞环表面获得了多元多层纳米膜。利用视频显微分析仪、扫描电子显微镜对涂层显微组织进行分析,用X射线衍射方法测定了涂层中的物相,用显微硬度计测定了涂层的显微硬度。分析结果表明,活塞环表面获得了致密且与基体结合良好的多元多层纳米膜,其厚度为2-5μm,单层膜的厚度为100～230nm。多元多层纳米膜由TiN、Ti2N、CrN等物相组成,显微硬度为1400～2027HV。     

铝合金活塞环槽的氩弧强化工艺

以铁作为活塞铝合金的强化元素之一,利用氩弧堆焊和氩弧重熔将合金元素熔入铝活塞环槽区域使其强化。研究了活塞环槽的氩弧强化工艺,分析了活塞铝合金的焊接性及氩弧强化区的成分、硬度和组织形态。研究表明,在铝活塞上用氩弧局部熔入合金元素时焊接性良好,焊缝组织均匀,堆焊层与基体结合良好。采用氩弧局部强化可提高环槽的硬度和高温耐磨性。     

铝合金气缸与活塞环摩擦副的应用研究

小型汽油机缸套——活塞环摩擦副是发动机中非常重要的一对摩擦副,功能是防止燃气泄漏及过量润滑油进入燃烧室,任何一方过量磨损都影响发动机的性能和排放。在负荷和转速不高的汽油机上使用表面未经过强化的铝合金气缸,合理选取活塞环的材料和相关结构参数,既可满足使用要求,又能降低生产成本。     

金属陶瓷镀膜技术在车用内燃机上的应用研究

为降低内燃机活塞环与气缸套表面的摩擦因数,提高发动机的机械效率,进而提高内燃机的性能,在内燃机活塞环上应用了金属陶瓷镀膜技术。在剖析了金属镀膜技术的理论基础和技术背景的基础上,着重介绍了在内燃机活塞环上应用金属陶瓷镀膜技术前后所进行的发动机对比试验研究。试验结果表明,采用此项技术后,发动机成本仅增加3%～5%,而整机动力性和经济性得到了明显改善,实用价值很高。