Vòng piston có nhiều loại vật liệu và tính chất khác nhau. Việc lựa chọn vật liệu vòng piston phải xem xét các điều kiện sử dụng, yêu cầu về hiệu suất, loại vòng và các yếu tố khác. Nói chung, vật liệu làm vòng piston của động cơ đốt trong phải đáp ứng các yêu cầu sau:
1. Độ bền cơ học đủ cao ở nhiệt độ cao
2. Chống mài mòn và hệ số ma sát thấp
3. Không dễ tạo ra độ bám dính và dễ chạy vào
4. Việc chế biến thuận tiện và giá thành rẻ
Theo cách này, vật liệu vòng piston phải có độ bền, độ cứng, độ đàn hồi, khả năng chống mài mòn nhất định (bao gồm cả việc lưu trữ dầu), chống ăn mòn, ổn định nhiệt và khả năng xử lý. Hiện nay, vật liệu làm vòng piston chủ yếu là gang. Với việc tăng cường động cơ, có xu hướng chuyển đổi từ gang xám sang gang dẻo, gang nốt và thép. Xem bảng 2-1 để biết các vật liệu và đặc tính phổ biến.
Bảng 2-1 Vật liệu và tính chất chung của vòng piston

Tuy nhiên, phần giới thiệu ngày nay không phải là vòng piston của các vật liệu thông thường mà là vòng piston màng composite bằng gốm kim loại (vòng piston thấm gốm hoặc gọi tắt là vòng piston kim loại gốm), sau đây gọi là vòng piston gốm kim loại.
Vòng piston gốm kim loại được chế tạo bằng cách thấm gốm boron nitride (một phần của khối boron nitride) có * chức năng tự bôi trơn vào lớp bề mặt của cặp ma sát vòng piston ở nhiệt độ thấp (dưới 200oC) bằng cách sử dụng * hơi hóa chất plasma tiên tiến của thế giới công nghệ lắng đọng", sao cho lớp bề mặt làm việc của vòng piston là gốm. Các vòng piston sau khi thấm gốm có khả năng chống mài mòn, chống mài mòn và chống ăn mòn tốt, do đó, tuổi thọ của vòng piston có thể được cải thiện. Gốm composite được thẩm thấu vào bề mặt vòng piston bằng quá trình lắng đọng hơi hóa học plasma, khác với quá trình phun gốm lên bề mặt của các vòng piston khác. Phương pháp xử lý này có thể làm cho vật liệu gốm composite có lực liên kết chắc chắn với bề mặt vòng piston mà không bị nứt và rơi ra.

Ngoài ra, lớp composite gốm kim loại có cấu trúc điện tử tương tự rhodium nên có thể thực hiện Xúc tác đốt cháy trong động cơ và làm giảm đáng kể hàm lượng khí thải CO và HC. Vì vậy, vòng piston tẩm gốm cũng có tác dụng xúc tác.
Công nghệ "Màng composite Cermet" đã vượt qua đánh giá * vào năm 1997.
Vòng piston tẩm gốm đã được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy động cơ lớn với hiệu quả ứng dụng tốt.
Nó tạo thành "gốm sứ chức năng" được kết hợp với kim loại, có đặc tính nổi bật là độ cứng bề mặt cao, hệ số ma sát thấp, giảm mài mòn và tuổi thọ dài.
Ở nhiệt độ thấp (dưới 200oC), nitride (vật liệu gốm composite) được xâm nhập vào bề mặt dụng cụ bằng cách lắng đọng hơi hóa học plasma.
Đặc trưng:
1. Tăng trưởng ở nhiệt độ thấp. Khi nhiệt độ tạo màng dưới 200oC, nó sẽ không làm hỏng chất nền và bề mặt của phôi, cũng không làm biến dạng phôi và sẽ không ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và hiệu suất lắp ráp.
2. Kết nối chắc chắn. Bởi vì kim loại khuếch tán với boron nitride và boron nitride khối ở trạng thái plasma chân không để tạo thành các vật liệu gradient có chức năng, nên màng composite sẽ không bị bong ra ở nhiệt độ cao hoặc va đập.
3. Cả độ cứng và độ dẻo dai đều được cải thiện. Do sự khuếch tán hai pha của màng composite và kim loại để tạo thành vật liệu chức năng gradient nghiêng, nó không chỉ đóng vai trò kết hợp chắc chắn giữa lớp chuyển tiếp mà còn cải thiện độ bền liên kết, khả năng kéo và khả năng chống uốn của gốm và độ dẻo dai của nó vượt xa gốm sứ.
4. Chống mài mòn tốt ở nhiệt độ cao. Kết quả thực nghiệm cho thấy so với mạ crom, độ cứng của màng composite tăng lên rất nhiều khi nhiệt độ trong môi trường tăng 250oC - 350oC và độ cứng bề mặt tăng hơn hv210, trong khi crom cứng giảm đáng kể sau 250oC và giảm khoảng hv110 ở 350oC. Như vậy, so với phôi không mạ màng composite, phôi mạ gốm có khả năng chống mài mòn tốt hơn trong môi trường nhiệt độ cao.
5. Chống oxy hóa mạnh. Kết quả thực nghiệm cho thấy màng composite vẫn có khả năng chống oxy hóa và kháng axit-bazơ tốt khi nhiệt độ lớn hơn 1000oC.
6. Nó có chức năng oxy hóa và xúc tác. Khi gốm thâm nhập vào bề mặt kim loại, một lượng trống điện tử thích hợp sẽ được tạo ra, làm cho màng composite có tác dụng xúc tác oxy hóa đối với CO và HC, đồng thời giảm đáng kể ô nhiễm khí thải của động cơ.
7. Hiệu suất cuộn dây và mạ tốt. Màng composite là sự lắng đọng hơi hóa học, do đó màng composite có thể được trồng ở bất cứ nơi nào khí có thể đi qua và điều kiện xử lý không bị giới hạn bởi hình dạng và vị trí của phôi.
8. Lĩnh vực ứng dụng rộng rãi. Ngoài việc ứng dụng cho động cơ, màng composite còn thích hợp cho các cặp ma sát của nhiều loại máy móc, các bộ phận chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn, các dụng cụ cắt và khuôn khác nhau, đồng thời có thể thích ứng với nhiều loại vật liệu kim loại hoặc phi kim loại thông qua các thông số quá trình khác nhau.