[发明专利]一种涡轮增压器耐高温涡轮壳体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器，具体涉及一种涡轮增压器耐高温涡轮壳体，属于合 金材料技术领域。

背景技术

涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发 动机排出的废气惯性冲力推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气 滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速 也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃 料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，增加发动机的输出功率。

从结构上讲，涡轮增压器主要包括压气机、中间体、涡轮箱体三大部分。涡轮箱体 就是发动机废气推动涡轮做功的地方，压气机是叶轮对进气做功加压的地方，中间体用于 连接涡轮箱体和压气机，中间体起到固定和装载轴承部件的作用，同时，涡轮增压器的冷却 流道也在中间体中。

涡轮箱体的主要承载部件为壳体，现有技术中，不仅是涡轮壳体是由较普通的合 金材料如合金钢、铝合金等支持，不仅耐磨性一般，耐腐蚀性也较差，且力学性能一般，使用 寿命短。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合性能好，尤其是具有耐高温、耐腐蚀的涡轮增压器 耐高温涡轮壳体。

本发明的上述目的通过如下技术方案实现：一种涡轮增压器耐高温涡轮壳体，所 述壳体包括如下组分及其重量份数：铝粉：0.5-8份、硅粉：0.5-3份、(Nb，Ti)C粉：5-30份、镍 粉：0.5-2份、铬粉：2-6份、电解铜：3-15份、硫化锰：0.5-5份、磷化铁粉：0.5-2份、石墨：2-8 份、硬脂酸锌：1-6份、铁粉：40-60份。

本发明涡轮增压器耐高温涡轮壳体是由硬质相和金属合金粘结相组成的复合材 料制成，既有陶瓷材料的高硬度，又具有金属材料的强韧性，且还具有较好的耐高温、耐氧 化和耐腐蚀等性能。

本发明不仅在铁粉基材中加入了铝粉和硅粉，还加入了(Nb，Ti)C粉、镍粉、铬粉 等。其中铝粉、硅粉的加入，使本发明壳体在高温下与碳火气氛反应，原位生产非氧化物如 碳化物和氮化物的增强相，影响显微结构的变化，进而提高壳体的高温力学性能。电解铜含 量的增加能直接提高产品的抗弯强度，却由于其塑性较差，会降低产品的硬度；而石墨粉含 量的增加对产品机械性能的影响则与铜粉相反，其能显著增加产品的硬度却降低抗弯强 度，本发明通过合理配置铜粉和石墨粉的配比，使得产品的硬度和抗弯强度保持在较平衡 状态。随着铬粉含量的增加，壳体材料的硬度逐渐上升，当加入铬粉超过6份，不仅对涡轮壳 体硬度的影响十分有限，反而会降低壳体的密度和硬度。现有技术中在硬质合金和金属陶 瓷的复合材料中，一般会加入较高含量的镍粉，但是镍的抗腐蚀性较差，在相同环境下总是 先被腐蚀，随着粘结性镍被腐蚀，骨架崩塌，整个材料都将失效，因此，本发明大大降低了镍 含量，并添加了抗氧化性能极好的(Nb，Ti)C粉以及其他原料，不仅降低了镍粉造成的腐蚀， 然而提高了壳体的耐腐蚀性及耐氧化性。另外，耐磨硬质相(Nb，Ti)C粉在摩擦过程中对位 错的运动起阻碍和钉扎作用，使得摩擦过程中需要更大的摩擦力和更多的摩擦力，因此，相 同载荷条件下壳体的磨损量大大减少，与一般合金钢相比，硬度提高近5倍。

在上述涡轮增压器耐高温涡轮壳体中，所述铝粉表面包覆有厚度为4nm-15nm的 SiO₂纳米膜。本发明选用耐高温的SiO₂包覆在铝粉表面，大幅度提高了铝粉的耐温性，且具 有隔热、阻燃效果，同时具有透明、增亮的功效，且与其他成分相容性好、分散性好。