氮化硼纳米管合金母颗粒，可提升发动机汽缸盖强度70%或减重50%

随着先进技术在航空、汽车和舰船等制造业的广泛应用，对发动机气缸盖产生更高的要求，发动机的气缸盖通常由铝合金制成，因为铝合金是良好的热导体，重量轻，减轻了发动机的整体重量。

气缸盖是锻造或压铸的，强度更高。气缸盖的内部形状通常为半球形。半球形比传统设计更坚固，有助于更快速、更彻底地清除废气。同时对发动机对火花塞材料的中高温性能也提出了更高的要求。铝基复合材料具备高比强度、高模量、高导电性、膨胀系数小、耐磨性好、表面稳定性好和耐高温等优异性能。能够较好的满足高性能发动机活塞材料的需求。

单独发动机气缸示意图

发动机中产生动力的部分称为气缸。每个气缸是由气缸盖和气缸筒两大部分组成的总成。在组装时，气缸盖通过加热膨胀，然后拧紧在已冷却的气缸筒上。当头部冷却和收缩并且枪管升温和膨胀时，就会形成气密接头。大多数使用的气缸都是以这种方式构造的，使用铝合金气缸盖和钢制气缸筒。

气缸提供燃烧室，气体在此燃烧和膨胀，并容纳活塞和连杆。在气缸组件的设计和构造中需要考虑四个主要因素。它必须：

1.足够坚固以承受发动机运行期间产生的内部压力。

2.由轻质金属制成，以减轻发动机重量。

3.具有良好的导热性能，可有效冷却。

4.制造、检查和维护相对容易且成本低廉。

金属基复合材料（MMCs）是由连续的金属或合金基体和增强体所构成。增强体一般都是具有高强度，高模量的非金属材料，如碳纤维，硼纤维或陶瓷材料等。不同金属及合金基体与不同增强体的优化组合，可使金属基复合材料具有各种特殊和优异的综合性能。

国外在该材料的应用起步相对较早，据悉，美国某公司生产性能优异的SICp/2024铝基复合材料，可用来代替A1，T1等飞机合金结构件，如直升机起落架、翼前缘加强筋和大的通用正弦形梁。同时，这种工艺还可以制作飞机发动机汽缸盖和阀体等。

航空发动机气缸整体示意图

​随着这种强化材料的不断发展，根据最新的研究，可以将纳米级别的材料，氮化硼纳米管加入铝合金复合材料中，因该材料特有的交联性，不会与金属产生结块，因此会形成一种结构强度更高，或同样结构的情况下，可大幅度减轻重量的新型金属复合材料。对比之前的技术，在结构强度和减重方向，可进一步提升。

大连义邦的氮化硼纳米管铝基母合金增强颗粒，已应用于国外铝基复合材料领域，尤其是汽车、航空航天以及军事等领域。

氮化硼纳米管铝基母合金增强颗粒，每1000克铝母合金中含有50克氮化硼纳米管

​该铝基母合金增强颗粒，采用氮化硼纳米管粉末与金属铝混合，形成的铝基母合金增强颗粒。其中，每1000克铝母合金中含有50克氮化硼纳米管，氮化硼纳米管的直径是60nm，长度是20um，突破了碳化硅、氧化铝增强颗粒的微米粒径和晶须的微米直径和长度，达到了纳米级别，并且颗粒越小，强度性能改善的可能性就越高。

经国外ECK Industries军工企业反馈，将大连义邦氮化硼纳米管铝母合金，加入到一种先进铝合金铸件中，仅需0.4%的添加比例，即可实现铝合金机械强度60-70%，或同等强度下，减重高达50%以上。目前该公司已将新技术，广泛应用于发飞机发动机汽缸盖、飞机纵向推力杆、防弹衣、战车机枪支架、转向节、电力汽车和混合动力汽车气缸外壳等。

由ECK Industries制造的铝合金增强发动机气缸盖

​尤其是在发动机气缸盖的应用中，也体现了该纳米级别ECK Industries铝合金增强颗粒的优势，发动机的气缸盖承受极端温度，因此，有必要提供足够的散热片面积并使用快速导热的金属。发动机的气缸盖通常是铝合金铸造或锻造而成的。铝合金非常适合铸造或加工深密的散热片，并且比大多数金属更能抵抗汽油中四乙基铅的腐蚀侵蚀。使用氮化硼纳米管铝合金增强颗粒，可使散热片的厚度减薄并增加了它们的深度，减轻发动机气缸的重量，增加了散热片面积。

根据实际测试反馈，同强度下实现减重，防弹背心的重量可由3公斤减少到1公斤，但防弹标准是一样的。

此增强产品适用于铸铝工艺，仅需在铸铝工序中的铝熔体状态下，添加其他金属和非金属元素时，将此颗粒于搅拌结束前的十分钟加入铝熔体即可，后面工序正常。

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