[發(fā)明專利]一種鎳鉻稀土粉末冶金高溫合金及其應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810243616.6
• 申請(qǐng)日: 2008-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101435053A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉立平;黃若
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州誠(chéng)歐動(dòng)力科技有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/50
• 分類號(hào): C22C38/50
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司
• 代理人: 王荷英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鎳鉻稀土粉末冶金高溫合金及其作為渦輪增壓器噴嘴環(huán)、微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴環(huán)或發(fā)動(dòng)機(jī)氣門座圈等零部件材料的應(yīng)用。

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)配置渦輪增壓器能大幅提高功率、減少排氣污染、改善經(jīng)濟(jì)性能，是目前發(fā)動(dòng)機(jī)最主要的技術(shù)發(fā)展方向之一，近年來(lái)，全世界渦輪增壓器的需求量大幅度遞增，前景廣闊。

1990年代后期，隨著日益嚴(yán)格的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)以及節(jié)能要求，美國(guó)、日本、歐洲等先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)開(kāi)始在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用幾何截面可變的渦輪增壓技術(shù)。這種可變幾何截面渦輪增壓器屬于當(dāng)前車輛發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域先進(jìn)的第三代渦輪增壓器，它可減小汽車的排放污染，使汽車排放符合目前新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，國(guó)內(nèi)一些增壓器企業(yè)已在積極研發(fā)。噴嘴環(huán)是可變幾何截面渦輪增壓器的核心部件，由于噴嘴環(huán)是在高溫(600～1100℃)、燃?xì)鉀_擊、振動(dòng)和高頻變速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下工作，同時(shí)葉片、安裝盤等零件直接與高溫燃?xì)饨佑|，加之，葉片轉(zhuǎn)軸與安裝盤、驅(qū)動(dòng)盤與曲柄(撥叉)構(gòu)成摩擦副，這就對(duì)噴嘴環(huán)的材料提出了極其嚴(yán)格的要求。噴嘴環(huán)葉片、安裝盤等零件材料的高溫性能，如高溫抗蠕變能力、高溫強(qiáng)度、耐摩擦性、耐腐蝕性等，決定了噴嘴環(huán)組件工作的可靠性，噴嘴環(huán)葉片、安裝盤等零件的制造精度、葉片形狀、相互運(yùn)動(dòng)間隙等則對(duì)噴嘴環(huán)的性能有直接影響。

可變幾何截面的渦輪增壓器主要故障有噴嘴環(huán)卡死、噴嘴環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活、失去調(diào)節(jié)或控制燃?xì)庾饔玫惹闆r，其根本原因是噴嘴環(huán)葉片、安裝盤、驅(qū)動(dòng)盤等零件變形、氧化、摩擦磨損以及疲勞斷裂等所致。

渦輪增壓器噴嘴環(huán)除了對(duì)幾何形狀，尺寸公差方面的要求外，對(duì)其材料有較高的要求，這種材料必須具有：良好的高溫穩(wěn)定性即抗蠕變能力，以保證噴嘴環(huán)葉片、安裝盤等足夠的高溫強(qiáng)度；良好的耐摩擦性能以減少噴嘴環(huán)各配件零件的摩擦磨損、保證各摩擦副的運(yùn)動(dòng)間隙，從而保證噴嘴環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活；良好的抗氧化、耐腐蝕性以抵抗高溫氧化與燃?xì)庵辛颉⒁谎趸嫉鹊母g，防止氧化物脫落進(jìn)入摩擦副導(dǎo)致噴嘴環(huán)卡滯、卡死而不能運(yùn)轉(zhuǎn)。

目前，制作渦輪增壓器噴嘴環(huán)的較好的材料多為鎳基鑄造高溫合金、耐熱合金鑄鐵或高溫粉末冶金。相對(duì)而言，我國(guó)在高溫合金方面技術(shù)基礎(chǔ)較好，但是高溫合金成本高。目前，合金鑄鐵主要有鉻鉬合金鑄鐵和鉻鉬低碳鋼兩種，前者摩擦性較好，后者韌性較好，兩者不能同時(shí)兼顧，且制造工藝復(fù)雜。對(duì)于粉末冶金高溫合金，其主要有國(guó)外的HK30粉末冶金高溫合金，采用金屬粉末注射成型工藝，制造成本較低，且制造精度高，已被國(guó)外廣泛使用，具有廣闊的前景，但是，其抗拉強(qiáng)度較低，通常在650Mpa以下；而且，由于國(guó)外鎳資源豐富，現(xiàn)有粉末冶金高溫合金的化學(xué)成分中鎳含量所占成分較高，而對(duì)各性能的改進(jìn)和提高也是靠提高鎳含量來(lái)完成，當(dāng)材料硬度提高到HV150，使用溫度提高到900℃左右時(shí)，其鎳含量通常需突破30％(重量)；而我國(guó)鎳資源稀少，鎳材料成本較高，通常作為戰(zhàn)略資源運(yùn)用于軍事領(lǐng)域。因此迫切需要找到一種能降低成本且滿足可變幾何(截面)渦輪增壓器使用要求的材料。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于結(jié)合我國(guó)稀土資源豐富的特點(diǎn)，提供一種在高溫下具有較高抗蠕變能力、抗氧化性能、耐腐蝕性能、耐摩擦性能的鎳鉻稀土粉末冶金高溫合金。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種鎳鉻稀土粉末冶金高溫合金，其中各組份的重量百分含量為：鎳19％～22％、鉻24％～27％、鈮0.8～1.6％、硅0.8～1.7％、鈦0.5～1.0％、碳0.25～0.4％、稀土元素0.05～0.1％、錳0～1.5％、硫0～0.05％、磷0～0.05％、鉬0～0.05％，鐵為余量。

所說(shuō)的稀土元素優(yōu)選為鑭、鈰或/和鈧元素。

本發(fā)明另一目的是提供上述鎳鉻稀土粉末冶金高溫合金作為制造渦輪增壓器噴嘴環(huán)、微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴環(huán)或發(fā)動(dòng)機(jī)氣門座圈等零部件材料的應(yīng)用。

本合金具有良好的高溫穩(wěn)定性即抗蠕變能力，可保證噴嘴環(huán)葉片、安裝盤等足夠的高溫強(qiáng)度；具有良好的耐摩擦性能，可以減少噴嘴環(huán)各配件零件的摩擦磨損、保證各摩擦副的運(yùn)動(dòng)間隙，從而保證噴嘴環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活；具有良好的抗氧化、耐腐蝕性，可以抵抗高溫氧化與燃?xì)庵辛颉⒁谎趸嫉鹊母g，徹底堵絕因氧化物脫落進(jìn)入摩擦副而導(dǎo)致的噴嘴環(huán)卡滯、卡死而不能運(yùn)轉(zhuǎn)的不良現(xiàn)象。