一种连接杆
阅读：534发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种连接杆专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种杆件，具体涉及一种 连接杆 ，属于 合金 材料技术领域。本发明连接杆由 铝 合金 蜂窝材料制成，所述 铝合金 蜂窝材料由如下 质量 百分比的组分组成：Cu：0.2-0.25％，Mg：0.6-0.65％，Si：0.35-0.4％，Cr：0.1-0.2％，Fe：0.1-0.15％，ReB2：0.89-1.05％，蒲绒 纤维 ：0.12-0.16％，余量为Al。本发明采用金属蜂窝材料制得的连接杆，金属蜂窝材料含有大量直通孔，除具有金属的特性外，还具有高 比表面积 、大开口度、轻质高比 刚度 及渗透流通等结构特性,是一种集材料本性和宏观、微观结构特性为一体的新型多功能金属材料。，下面是一种连接杆专利的具体信息内容。
1.一种连接杆，其特征在于，所述连接杆由铝合金蜂窝材料制成，所述铝合金蜂窝材料由如下质量百分比的组分组成：Cu：0.2-0.25％，Mg：0.6-0.65％，Si：0.35-0.4％，Cr：0.1-
0.2％，Fe：0.1-0.15％，ReB2：0.89-1.05％，蒲绒纤维：0.12-0.16％，余量为Al。
2.一种如权利要求1所述的连接杆的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
挤压成型：称取权利要求1中的铝合金材料混合并制成预压坯，将预压坯放入挤压模中挤压成蜂窝整体结构；
烧结：将蜂窝整体结构干燥后烧结成型，并进行清洗；
浸渍：将清洗后的蜂窝整体结构浸渍于树脂溶液中并经干燥和煅烧后最终制得连接杆。
3.根据权利要求2所述的一种连接杆的制备方法，其特征在于，所述烧结步骤中的干燥温度为150-170℃，干燥时间为120-140min。
4.根据权利要求2所述的一种连接杆的制备方法，其特征在于，所述烧结步骤中的烧结温度为1150-1250℃，烧结时间为120-130min。
5.根据权利要求2所述的一种连接杆的制备方法，其特征在于，所述树脂溶液由如下质量百分比的组分组成：氯化聚丙烯树脂14-16％，聚乙烯醇7-10％，聚丙烯酸钠7-10％、乙二醛0.1-0.2％、十二烷基苯磺酸钠为0.1-0.2％、表面活性剂0.01-0.03％，余量为水。
6.根据权利要求2所述的一种连接杆的制备方法，其特征在于，所述浸渍步骤中的干燥温度为150-170℃，时间为10-20min。
7.根据权利要求2所述的一种连接杆的制备方法，其特征在于，所述煅烧步骤为：将蜂窝材料以5-10℃/min的升温速率升至500-600℃煅烧1-2h后随炉冷却。
一种连接杆
发明领域
[0001] 本发明涉及一种杆件，具体涉及一种连接杆，属于合金材料技术领域。
背景技术
[0002] 连接杆(简称：连杆)将活塞的振动运动变换成轴的旋转运动。在往复式发动机中，例如，活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转移动。单独的活塞通过连杆而连接至曲轴。连杆的其它应用为泵等。连杆具有小连杆眼，穿过该小连杆眼连杆由销连接至往复式发动机的活塞。连杆头(也被称为大连杆眼)与小连杆眼相对并且通过连杆轴而连接。通常，连杆头为可分离的，以允许安装于曲轴上。连杆头的能够与连杆轴分离的部分被称为连接杆盖，并且，通常将通过螺栓而安装至剩余的轴。分离平面能够与轴的方向垂直，然而，可能要求头的倾斜或对角分离(即，所谓的对角地分开的连接杆)，以便容易将连杆通过往复式活塞发动机的汽缸而安装和拆卸。横跨分离平面引起较高的横向力，其中，能够借助于锯齿状部而承受(contain)该横向力。还已知破裂连杆，在破裂连杆处，通过大眼的脆性断裂而产生接触表面。破裂连杆不属于本专利申请的范围内。在现有技术中，存在一种连杆，该连杆具有连杆头与轴之间的接触表面的不同的联锁锯齿状部。
发明内容
[0003] 本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种强度高、耐腐蚀性能优异的连接杆。
[0004] 本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种连接杆，所述连接杆由铝合金蜂窝材料制成，所述铝合金蜂窝材料由如下质量百分比的组分组成：Cu：0.2-0.25％，Mg：0.6-0.65％，Si：0.35-0.4％，Cr：0.1-0.2％，Fe：0.1-0.15％，ReB2：0.89-1.05％，蒲绒纤维：
0.12-0.16％，余量为Al。
0.12-0.16％，余量为Al。
[0005] 本发明采用金属蜂窝材料制得的连接杆，金属蜂窝材料含有大量直通孔,除具有金属的特性(如导热性、导电性及强韧性等)外,还具有高比表面积、大开口度、轻质高比刚度及渗透流通等结构特性,是一种集材料本性和宏观、微观结构特性为一体的新型多功能金属材料。
[0006] 在上述一种连接杆中，采用密度低、强度高、可塑性好的铝合金制得，能够保证该连接杆在整体设计、结构性能上保持稳定。其中，在本发明连接杆的铝合金材料中加入了Cu、Mg、Si、Cr、Fe等金属元素。铝元素熔点很高，熔解速度很慢，加入这些金属能与铝制成中间合金，再以中间合金的形式把元素引入到铝熔体，这样就避免了为加快熔解速度而增加温度带来的能源浪费，同时可以避免由于某些元素氧化而带入杂质，并能使其在较低的熔炼温度下实现高的吸收率和稳定性，有利于提高铝合金铸锭的质量同时降低能耗和成本。本发明中添加的金属元素纯度为99％及以上，可将杂质的带入量降至最低。
[0007] 在本发明连接杆中，通过加入ReB2，其中金属铼元素具有坚硬、耐磨、耐腐蚀的性能，与硼反应制得的二硼化铼，其中二硼化铼具有短共价键，且铼原子间隔仅扩大5％，从而使其既具有“不可压缩性”又非常坚硬。在某一方向上，二硼化铼的“不可压缩性”与金刚石相同，另一个方向上，二硼化铼的“可压缩性”仅比金刚石稍高。在低应力下，二硼化铼的硬度与立方结构的氮化硼相等。
[0008] 在本发明连接杆中，通过加入蒲绒纤维，其中香蒲雌花序上的毛称为蒲绒，蒲绒纤维呈巨大树枝状结构，蒲绒单纤维为不规则圆形，纤维有较大的中空度，并且纤维中腔存在若干小的空腔，两侧面处有多个突起的节点，本发明将所述蒲绒纤维加入到铝合金中，一方面，因为蒲绒本身的增强纤维作用，能够在一定程度上增强铝合金的强度；另一方面，由于本申请中已经加入ReB2，加入蒲绒纤维后能够增加ReB2中的原子成型渠道，有利于ReB2内部的原子结构成型，因此蒲绒纤维和ReB2的复合加入才能起到上述作用。但是纤维加入量超过一定程度之后，蒲绒纤维出现结团、结束现象，降低了纤维与基体接触的有效面积，并对基体产生割裂作用。因此本发明选用上述组成的蒲绒纤维。
[0009] 作为优选，所述蒲绒纤维依次经过硅烷偶联处理及BH4水溶液浸泡处理。本发明先将蒲绒纤维经过硅烷偶联处理，其中硅烷偶联剂的分子两端分别含有能与无机物和有机物反应的性质不同的两个基团，偶联剂成为有机、无机物连接的分子桥，把聚合物和蒲绒纤维以化学键连接，起架桥作用，改善界面结合，二者间的结合为化学键结合，键合能高，稳定性高。
[0010] 作为优选，所述BH4水溶液的浓度为45-52％。BH4在纤维表面分散均匀性优异，不仅可提高纤维表面粗糙度，而且可有效承载基体传递来的载荷，摩擦和磨损性能得到很大的改善，起到“弥散增强作用”。纤维与铝合金基体黏合强度的提高可能是由于改性的BH4在纤维表面形成一层致密的覆盖层，此覆盖层中含有大量硼化物预聚物，从而使分子链中的活性官能团直接与纤维表面的胺基和羧基反应，在纤维表面形成大量化学键。
[0011] 本发明的目的在于提供一种上述连接杆的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
[0013] 烧结：将蜂窝整体结构干燥后烧结成型，并进行清洗；
[0015] 在上述一种连接杆的制备方法中，所述烧结步骤中的干燥温度为150-170℃，干燥时间为120-140min。在本发明连接杆的制备方法中，干燥温度直接决定后续的成型效果，干燥温度太高，则内部组织过于机械，最终烧结成型的效果不佳；干燥温度太低，则水分组成较高，在后续烧结成型中在一定时间内并不能完全形成金属蜂窝结构。
[0016] 在上述一种连接杆的制备方法中，所述烧结步骤中的烧结温度为1150-1250℃，烧结时间为120-130min。金属粉末颗粒烧结结合形成基体网状组织,基体组织为γ-Al，基体表面有几何状的Al形成Al2O3呈团絮状分布在基体网状组织的孔隙中。
[0017] 在上述一种连接杆的制备方法中，所述树脂溶液由如下质量百分比的组分组成：氯化聚丙烯树脂14-16％，聚乙烯醇7-10％，聚丙烯酸钠7-10％、乙二醛0.1-0.2％、十二烷基苯磺酸钠为0.1-0.2％、表面活性剂0.01-0.03％，余量为水。在本发明连接杆的制备方法中，加入的含有羰基的低分子质量有机化合物乙二醛等会与高亲水树脂聚乙烯醇和聚丙烯酸钠发生交联化学反应，形成网状交联结构，使亲水膜表面富集极性亲水基团—COOH、—OH牢固附着在基板表面，从而增大了亲水膜表面的附着力，提高了溶液的稳定性、亲水性及耐水性。在一定范围内，树脂溶液中的聚乙烯醇与聚丙烯酸钠质量比越高，亲水膜的亲水能力越强。
[0018] 在上述一种连接杆的制备方法中，所述浸渍步骤中的干燥温度为150-170℃，时间为10-20min。所述煅烧步骤为：将蜂窝材料以5-10℃/min的升温速率升至500-600℃煅烧1-2h后随炉冷却。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0020] 1、本发明采用金属蜂窝材料制得的连接杆，金属蜂窝材料含有大量直通孔，是一种集材料本性和宏观、微观结构特性为一体的新型多功能金属材料；
[0021] 2、本发明采用一定的制备方法，使得得到的连接杆强度高、机械性能优异。
具体实施方式
[0022] 以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0023] 实施例1
[0024] 挤压成型：称取组成铝合金材料混合并制成预压坯，将预压坯放入挤压模中挤压成蜂窝整体结构；其中，所述铝合金蜂窝材料由如下质量百分比的组分组成：Cu：0.2％，Mg：0.6％，Si：0.35％，Cr：0.1％，Fe：0.1％，ReB2：0.89％，蒲绒纤维：0.12％，余量为Al；所述蒲绒纤维依次经过硅烷偶联处理及BH4水溶液浸泡处理，所述BH4水溶液的浓度为45％；
[0025] 烧结：将蜂窝整体结构干燥后烧结成型，并进行清洗；所述烧结步骤中的干燥温度为150℃，干燥时间为120min；所述烧结步骤中的烧结温度为1150℃，烧结时间为120min；
[0026] 浸渍：将清洗后的蜂窝整体结构浸渍于树脂溶液中并经干燥和煅烧后最终制得连接杆；所述树脂溶液由如下质量百分比的组分组成：氯化聚丙烯树脂14％，聚乙烯醇7％，聚丙烯酸钠7％、乙二醛0.1％、十二烷基苯磺酸钠为0.1％、表面活性剂0.01％，余量为水；所述浸渍步骤中的干燥温度为150℃，时间为10min；所述煅烧步骤为：将蜂窝材料以5℃/min的升温速率升至500℃煅烧1h后随炉冷却。
[0027] 实施例2
[0028] 挤压成型：称取组成铝合金材料混合并制成预压坯，将预压坯放入挤压模中挤压成蜂窝整体结构；其中，所述铝合金蜂窝材料由如下质量百分比的组分组成：Cu：0.22％，Mg：0.61％，Si：0.36％，Cr：0.12％，Fe：0.11％，ReB2：0.92％，蒲绒纤维：0.13％，余量为Al；所述蒲绒纤维依次经过硅烷偶联处理及BH4水溶液浸泡处理，所述BH4水溶液的浓度为46％；
[0029] 烧结：将蜂窝整体结构干燥后烧结成型，并进行清洗；所述烧结步骤中的干燥温度为152℃，干燥时间为125min；所述烧结步骤中的烧结温度为1170℃，烧结时间为122min；
[0030] 浸渍：将清洗后的蜂窝整体结构浸渍于树脂溶液中并经干燥和煅烧后最终制得连接杆；所述树脂溶液由如下质量百分比的组分组成：氯化聚丙烯树脂14.5％，聚乙烯醇8％，聚丙烯酸钠8％、乙二醛0.12％、十二烷基苯磺酸钠为0.12％、表面活性剂0.015％，余量为水；所述浸渍步骤中的干燥温度为155℃，时间为12min；所述煅烧步骤为：将蜂窝材料以6℃/min的升温速率升至520℃煅烧1.2h后随炉冷却。
[0031] 实施例3
[0032] 挤压成型：称取组成铝合金材料混合并制成预压坯，将预压坯放入挤压模中挤压成蜂窝整体结构；其中，所述铝合金蜂窝材料由如下质量百分比的组分组成：Cu：0.23％，Mg：0.63％，Si：0.38％，Cr：0.15％，Fe：0.13％，ReB2：0.92％，蒲绒纤维：0.14％，余量为Al；所述蒲绒纤维依次经过硅烷偶联处理及BH4水溶液浸泡处理，所述BH4水溶液的浓度为48％；
[0033] 烧结：将蜂窝整体结构干燥后烧结成型，并进行清洗；所述烧结步骤中的干燥温度为160℃，干燥时间为130min；所述烧结步骤中的烧结温度为1200℃，烧结时间为125min；
[0034] 浸渍：将清洗后的蜂窝整体结构浸渍于树脂溶液中并经干燥和煅烧后最终制得连接杆；所述树脂溶液由如下质量百分比的组分组成：氯化聚丙烯树脂15％，聚乙烯醇8.5％，聚丙烯酸钠8.5％、乙二醛0.15％、十二烷基苯磺酸钠为0.15％、表面活性剂0.02％，余量为水；所述浸渍步骤中的干燥温度为160℃，时间为15min；所述煅烧步骤为：将蜂窝材料以7.5℃/min的升温速率升至550℃煅烧1.5h后随炉冷却。
[0035] 实施例4
[0036] 挤压成型：称取组成铝合金材料混合并制成预压坯，将预压坯放入挤压模中挤压成蜂窝整体结构；其中，所述铝合金蜂窝材料由如下质量百分比的组分组成：Cu：0.24％，Mg：0.64％，Si：0.39％，Cr：0.18％，Fe：0.14％，ReB2：1％，蒲绒纤维：0.15％，余量为Al；所述蒲绒纤维依次经过硅烷偶联处理及BH4水溶液浸泡处理，所述BH4水溶液的浓度为50％；
[0037] 烧结：将蜂窝整体结构干燥后烧结成型，并进行清洗；所述烧结步骤中的干燥温度为165℃，干燥时间为135min；所述烧结步骤中的烧结温度为1225℃，烧结时间为128min；
[0038] 浸渍：将清洗后的蜂窝整体结构浸渍于树脂溶液中并经干燥和煅烧后最终制得连接杆；所述树脂溶液由如下质量百分比的组分组成：氯化聚丙烯树脂15.5％，聚乙烯醇9％，聚丙烯酸钠9％、乙二醛0.18％、十二烷基苯磺酸钠为0.18％、表面活性剂0.025％，余量为水；所述浸渍步骤中的干燥温度为165℃，时间为18min；所述煅烧步骤为：将蜂窝材料以8℃/min的升温速率升至580℃煅烧1.8h后随炉冷却。
[0039] 实施例5
[0040] 挤压成型：称取组成铝合金材料混合并制成预压坯，将预压坯放入挤压模中挤压成蜂窝整体结构；其中，所述铝合金蜂窝材料由如下质量百分比的组分组成：Cu：0.25％，Mg：0.65％，Si：0.4％，Cr：0.2％，Fe：0.15％，ReB2：1.05％，蒲绒纤维：0.16％，余量为Al；所述蒲绒纤维依次经过硅烷偶联处理及BH4水溶液浸泡处理，所述BH4水溶液的浓度为52％；
[0041] 烧结：将蜂窝整体结构干燥后烧结成型，并进行清洗；所述烧结步骤中的干燥温度为170℃，干燥时间为140min；所述烧结步骤中的烧结温度为1250℃，烧结时间为130min；
[0042] 浸渍：将清洗后的蜂窝整体结构浸渍于树脂溶液中并经干燥和煅烧后最终制得连接杆；所述树脂溶液由如下质量百分比的组分组成：氯化聚丙烯树脂16％，聚乙烯醇10％，聚丙烯酸钠10％、乙二醛0.2％、十二烷基苯磺酸钠为0.2％、表面活性剂0.03％，余量为水；所述浸渍步骤中的干燥温度为170℃，时间为20min；所述煅烧步骤为：将蜂窝材料以10℃/min的升温速率升至600℃煅烧2h后随炉冷却。
[0043] 实施例6
[0044] 与实施例3的区别仅在于，该实施例连接杆中蒲绒纤维没有经过硅烷偶联处理和BH4溶液浸泡处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
[0045] 实施例7
[0046] 与实施例3的区别仅在于，该实施例连接杆中蒲绒纤维没有经过硅烷偶联处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
[0047] 实施例8
[0048] 与实施例3的区别仅在于，该实施例连接杆中蒲绒纤维没有经过BH4溶液浸泡处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
[0049] 实施例9
[0050] 与实施例3的区别仅在于，该实施例连接杆中采用普通挤压成型工艺制得，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
[0051] 实施例10
[0052] 与实施例3的区别仅在于，该实施例连接杆中没有经过树脂浸渍处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
[0053] 对比例1
[0054] 与实施例3的区别仅在于，该对比例连接杆采用普通市售铝合金制得，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
[0055] 对比例2
[0056] 与实施例3的区别仅在于，该对比例连接杆的组成中没有ReB2，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
[0057] 对比例3
[0058] 与实施例3的区别仅在于，该对比例连接杆的组成中没有蒲绒纤维，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
[0059] 将上述实施例1-10及对比例1-3中的连接杆进行性能检测，检测结果如表1所示：
[0060] 表1：实施例1-10及对比例1-3中的连接杆性能检测结果
[0061]
[0062] 从上述结果可以看出，本发明采用金属蜂窝材料制得的连接杆，金属蜂窝材料含有大量直通孔，是一种集材料本性和宏观、微观结构特性为一体的新型多功能金属材料；并且，本发明采用一定的制备方法，使得得到的连接杆强度高、机械性能优异。
[0063] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0064] 尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
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