[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度渦輪增壓器噴嘴環(huán)葉片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811456145.7
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109513930B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李益民;余勇;何浩;胡幼華
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南英捷高科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: B22F3/22
• 分類號: B22F3/22;B22F5/00;B22F1/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本發(fā)明一種高強(qiáng)度渦輪增壓器噴嘴環(huán)葉片及其制備方法，屬于車用渦輪增壓器噴嘴環(huán)葉片生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用添加0.8?1.5wt％增強(qiáng)劑的HK30不銹鋼氣霧化粉末和粘結(jié)劑；按質(zhì)量比80?95％：20?5％的比例，稱量好HK30、增強(qiáng)劑粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行混煉，混煉后，冷卻破碎后制成喂料；將制好的喂料加入注射成形機(jī)內(nèi)，注射溫度140?175℃，注射壓力60?120MPa，模溫30?60℃，注射成形出坯件；坯件經(jīng)溶劑脫脂和加熱脫脂相結(jié)合的處理后，經(jīng)預(yù)燒結(jié)和燒結(jié)工序處理，得到產(chǎn)品。本發(fā)明的產(chǎn)品的尺寸精度和表面精度高、產(chǎn)品抗熱疲勞性能高、產(chǎn)品高溫強(qiáng)度下使用壽命長。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種高強(qiáng)度渦輪增壓器噴嘴環(huán)葉片及其制備方法，具體涉及一種高強(qiáng)度HK30不銹鋼及其制備方法，屬于車用渦輪增壓器噴嘴環(huán)葉片生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

渦輪增壓器可以全面改善發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放指標(biāo)等綜合性能，給發(fā)動機(jī)注入強(qiáng)勁動力，能更好地滿足歐Ⅲ、歐Ⅳ新排放標(biāo)準(zhǔn)要求。其主要工作原理是通過調(diào)節(jié)渦輪進(jìn)口導(dǎo)向葉片的角度，來改變渦輪噴嘴的截面大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)增壓壓力。當(dāng)發(fā)動機(jī)處于怠速工況或低速工況時，噴嘴葉片關(guān)閉或噴嘴截面很小，即使在此時較低的廢氣流量下也能夠使葉輪很快地加速，從而提高發(fā)動機(jī)的低速扭矩，改善發(fā)動機(jī)的低速響應(yīng)性；當(dāng)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，噴嘴葉片全開或噴嘴截面很大，憑借此時較高的廢氣流量能夠克服較大的葉輪阻力，提供較大的動力來提高增壓壓力，充分滿足發(fā)動機(jī)對吸入空氣的需要?？勺儑娮鞙u輪增壓器目前在車用柴油機(jī)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。渦輪增壓器與通常增壓器比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、在全工況范圍內(nèi)提高內(nèi)燃機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性；2、可明顯改善內(nèi)燃機(jī)的加速性和低速轉(zhuǎn)矩特性；3、可使聯(lián)合運(yùn)行線流量范圍拓寬，配合使用后掠式壓氣機(jī)和其他可變技術(shù)，可滿足高增壓、變工況運(yùn)行特性要求很高的內(nèi)燃機(jī)的性能需求；4、改善排放品質(zhì)。其中，噴嘴環(huán)組件(噴嘴環(huán)，葉片)是渦輪增壓器的關(guān)鍵組成部分，其質(zhì)量尤其是葉片質(zhì)量直接決定著渦輪增壓器性能。

而隨著內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣溫度逐漸升高，噴嘴環(huán)葉片的工作環(huán)境越來越惡劣(約800℃)，導(dǎo)致目前內(nèi)燃機(jī)車發(fā)生的故障中,噴嘴環(huán)葉片失效引起的渦輪增壓器故障占相當(dāng)大比例。噴嘴環(huán)葉片失效的主要原因是熱疲勞所產(chǎn)生的裂紋。在高溫高壓下，噴嘴環(huán)葉片由于溫度變化會引起膨脹及收縮，但因為受到約束導(dǎo)致內(nèi)部因變形受阻而產(chǎn)生熱應(yīng)力,當(dāng)溫度反復(fù)變化時這種熱應(yīng)力也反復(fù)變化,尤其在開車、停車之周期影響下,該零件將受到交變熱應(yīng)力作用,因而使材料受到損傷，引起渦輪增壓器故障。因此，渦輪增壓器增壓技術(shù)的發(fā)展需要高性能的噴嘴環(huán)葉片，國內(nèi)外從業(yè)者的在葉片葉型、材料及其制備技術(shù)三個方面進(jìn)行了大量的研究工作。

目前噴嘴環(huán)葉片常用材質(zhì)為HK30不銹鋼，其為奧氏體不銹鋼，強(qiáng)度較低，燒結(jié)態(tài)硬度為190HV，800℃高溫強(qiáng)度170MPa，因此常規(guī)的HK30已經(jīng)難以滿足噴嘴環(huán)葉片的高溫需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明首次嘗試了將適量的CrN引入到HK30，并將該種材料應(yīng)用于高強(qiáng)度渦輪增壓器噴嘴環(huán)葉片上。同時本發(fā)明開發(fā)了與之相匹配的制備工藝。

本發(fā)明一種高強(qiáng)度渦輪增壓器噴嘴環(huán)葉片；所述高強(qiáng)度渦輪增壓器噴嘴環(huán)葉片由HK30不銹鋼和增強(qiáng)劑CrN構(gòu)成；其中增強(qiáng)劑的質(zhì)量為HK30不銹鋼質(zhì)量的0.8-1.5％、優(yōu)選為1.0-1.5％、更進(jìn)一步優(yōu)選為1.4-1.5％。所述增強(qiáng)劑選自CrN、TiN、NbN中的至少一種。優(yōu)選為CrN。

本發(fā)明一種高強(qiáng)度渦輪增壓器噴嘴環(huán)葉片的制備方法；包括下述步驟：

步驟一

以HK30不銹鋼粉末為原料；按原料質(zhì)量的0.8-1.5％配取增強(qiáng)劑；所述增強(qiáng)劑選自CrN、TiN、NbN中的至少一種；優(yōu)選為CrN粉末；

步驟二

按質(zhì)量之比；(原料+增強(qiáng)劑)：粘結(jié)劑＝80-95:20-5的比例，配取粘接劑，并對粘接劑、原料、增強(qiáng)劑進(jìn)行混煉；混煉后，冷卻破碎得到喂料；

步驟三