发动机活塞能用碳纤维材料制作吗?

发布网友 发布时间：2022-05-31 16:08

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热心网友 时间：2023-10-19 00:13

　　活塞都是铝合金材料做的。其实活塞工作时与汽缸壁是不直接接触的，活塞的外径比汽缸套的内径要略小一点，它的顶上有几个槽，以嵌入几道活塞环。活塞环是钢做的，是开斜口的圆环，其中还有允许流过机油的油环，保证活塞、汽缸的气密性。内燃机工作时，有机油对汽缸、活塞、活塞环进行润滑和降温，不会烧坏。一般内燃机体内有冷却水进行冷却，由水箱、水泵、风扇供水并降温。。

热心网友 时间：2023-10-19 00:14

1、碳素钢和合金钢

碳素调质钢和合金调质钢是连杆用钢的传统钢种，通常小功率的发动机采用碳素调质钢，大功率的发动机采用合金调质钢。

碳素钢调质硬度一般在229~269HBS，合金钢可达到300HBS，但最高不超过330HBS。碳素钢抗拉强度可达到800MPa以上，冲击韧度在60J/cm2以上；合金调质钢抗拉强度可达到900MPa以上，冲击韧度在80J/cm2以上。调质钢连杆用于要求连杆有较高强度和韧性的大功率柴油机。

2、非调质钢

非调质钢是在中碳钢基础上添加钒、钛、铌等微合金元素，通过控制轧制或控制锻造过程的冷却速度，使其在基体组织中弥散析出碳、氮的化合物使其得到强化。非调质钢省略了锻后的热处理。按其强韧性可以分4类，其中基本型和高强度型适用于发动机连杆。

我国研究的非调质钢主要是钒系、锰钒系、锰钒氮系。每个系列都开发了添加易切削元素的钢种。用于发动机连杆的钢种有35MnVS、35MnVN、40MnV、48MnV等，其强度都在900MPa以下。疲劳试验表明，非调质钢连杆的疲劳强度与相同级别调质钢相当。

随发动机轻量化的要求，连杆的设计应力提高，C70S6系列的钢种的应用会越来越多。德国在该钢种的基础上开发了强度级别更高的钢种。

3、粉末冶金连杆

英国、瑞士、德国合作，选用成分为Pe?1.5Cr-0.5C的合金粉末试制发动机连杆，并通过零件拉压疲劳性能试验及发动机台架试验。德国还采用成分为Fe?（0.35-0.45）C?（0.3-0.4）Mn?（0.1-0.25）Cr-（0.2-0.3）Ni粉末冶金连杆，用在Porsche 928发动机上。
粉末冶金连杆的强度、韧性通过锻造提高粉坯的密度和添加合金元素，使粉末锻造连杆具有足够的淬透性以达到锻钢连杆的水平。日本生产的Fe-0.5C-2.0Cu-0.09S 及 Pe-0.55C?2.0Cu-0.2S粉末烧结锻造连杆的密度达到7.82z/cm3（理论密度的99.8%），试验证明，达到了锻钢连杆的疲劳性能，可节约材料40%，降低成本10%，节约能源50%。4钛合金连杆金属钛的密度为4.5g/cm3，仅为钢铁材料的58%。钛的抗拉强度较低，仅有250-300MPa，生产中要添加合金元素来强化基体，通常是添加铝和矾。从试验结果看，屈服强度在850MPa以下的钛合金，疲劳强度与屈服强度呈正比；

但屈服强度在850MPa以上的钛合金，疲劳强度与屈服强度成为极限状态。钛合金通常要添加易切削元素硫和稀土，但屈服强度在850MPa以上时添加会降低高负荷下合金的疲劳性能。日本采用Ti-3A1-2V的钛合金生产连杆，其抗拉强度可
达800MPa、屈服强度可达600MPa，相当于45调质钢的强度水平。

钛合金连杆比钢制连杆的质量可减轻30%，使连杆往复惯性力大幅度降低。钛合金连杆的发动机转速比钢制连杆发动机提高700r/m in，使输出功率大幅度提高，还可显著降低发动机噪声，有利环保。