[发明专利]一种汽油机用涡轮增压器喷嘴环叶片制备工艺

说明书

一种汽油机用涡轮增压器喷嘴环叶片制备工艺，包括粉料级配、炼制喂料并注射成型坯件、脱脂坯超声活化、烧结几个步骤。本发明采用粉末注射成形技术制备HK‑30不锈钢涡轮增压器喷嘴环叶片零部件，使用粗细粉末搭配，有效的改善了生坯的强度最终改善了表面粗糙度，可使产品的表面光洁度控制在Ra0.1范围内，免去后续的加工整形，提高了叶片气流的转化效率，有效缩短工艺流程，降低生产成本，提高产品的合格率；使用超声波提高粉末表面活性，拓宽了烧结窗口，有效的改善了产品的成品率；非常适合于制备精密复杂形的汽油机用涡轮增压器喷嘴环叶片零部件。

技术领域

本发明公开了一种汽油机用涡轮增压器喷嘴环叶片制备工艺，属于粉末冶金制备技术领域。

背景技术

涡轮增压器可以全面改善发动机的动力性、经济性以及排放指标等综合性能，给发动机注入强劲动力，能更好地满足欧Ⅲ、欧Ⅳ新排放标准要求。汽油机涡轮增压的发展历史同时也是小型化高性能增压器的发展史。随着涡轮增压器各项性能指标逐渐提高、生产成本降低、可靠性提高和越来越小型化、通用化，汽油机的增压技术也得到很大发展。由于电子汽油喷射技术的成熟应用，更多的汽油发动机也开始釆用涡轮增压器。现代轿车发动机己普遍釆用电子喷射系统，在电子控制技术及新材料的配合下，电子控制汽油喷射和电子控制点火的汽油机增压发动机，在燃料经济性方面已有很大改善。以往关于涡轮增压器叶片的专利，多是针对柴油机叶片。

汽油机涡轮增压的原理与柴油机涡轮增压基本上相同，但这两种发动机的工作特点有很大差别，所以在涡轮增压叶片材料方面有所不同：

1、柴油机排气温度相对汽油机比较低，因此对涡轮叶轮和涡轮壳的材料要求较低。而汽油机排温较高，额定功率时一般在950℃左右，所以要求涡轮增压片的材料具有更高的耐高温强度。

2、汽油机有较宽的速度范围，整个速度范围内功率差别比较大

(60000-240000r/min)，因此其对材料冲击载荷的要求要高，所以涡轮叶片表面光洁度要求较高。

汽油机涡轮内燃机排出的废气温度相当高，叶片的工作环境相当恶劣(约950℃以上,瞬间工作温度可达到1100℃)，导致目前内燃机车发生的故障中,喷嘴环叶片失效引起的涡轮增压器故障占相当大比例。喷嘴环叶片失效的主要原因是热疲劳所产生的裂纹。在高温高压下，喷嘴环叶片由于温度变化会引起膨胀及收缩，但因为受到约束导致内部因变形受阻而产生热应力,当温度反复变化时这种热应力也反复变化,尤其在开车、停车之周期影响下,该零件将受到交变热应力作用,因而使材料受到损伤，引起涡轮增压器故障。因此，汽油机用涡轮增压器增压技术的发展需要高性能的喷嘴环叶片，国内外从业者的在叶片叶型、材料及其制备技术三个方面进行了大量的研究工作。

有关喷嘴环叶片的结构与材料选用国内尚未制定可参照的标准,材料主要是18-8型不锈钢和2Cr13材质。18-8型不锈钢耐高温氧化，但容易产生晶间腐蚀，由于内燃机废气中含有大量Na₂SO₄、V₂O₅和其他盐类，要求材料抗燃气腐蚀能力强，故18-8型不锈钢已逐步被其他材料所取代。2Cr13材质高温强度不够，在服役条件下通常抗拉强度约为270MPa，延伸率约为15％左右，随着现代工业对发动机效率的要求不断提高，其力学性能和抗疲劳性能已力不从心。因此，国外制造商一般采用一些成分更为复杂、性能更为优异的材料。其中，HK-30不锈钢以其优良的高温力学性能及抗高温腐蚀性能受到了国外研究者的青睐。HK-30不锈钢性能优异，高温强度可达420MPa(使用温度可达1200℃)，延伸率25％，但是该材料烧结窗口很窄(烧结窗口只有10度左右)，因此，对烧结设备温度控制精度要求高，烧结工艺过程控制难度大。