[发明专利]烧结合金及其制备方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请基于并要求于2011年9月7日提交的在先日本专利申请No.2011-195087的优先权；其全部内容通过引用的方式并入本申请。

背景

1.技术领域

本发明涉及一种适用于涡轮增压器所用涡轮部件的烧结合金及该烧结合金的制备方法，其中的涡轮部件特别为喷嘴本体等需要耐热性、耐腐蚀性以及耐磨性的部件。

2.背景技术

一般，在内燃机中设置的涡轮增压器中，涡轮可旋转地被涡轮机外壳所支承，所述涡轮机外壳与内燃机的排气歧管相连，且多个喷嘴叶片(nozzle vanes)被可旋转地支承以便围绕在涡轮的外围。当涡轮旋转时，流入涡轮机外壳的废气从其外部流入涡轮，并且沿涡轮的轴向排出。然后，通过空气压缩机的转动，将向内燃机中提供的空气压缩，所述空气压缩机与涡轮同轴，并且设置在涡轮的对面。

本文中，喷嘴叶片可旋转被称之为“喷嘴本体”或“喷嘴座架(mount nozzle)”的环形部件所支撑。所述喷嘴叶片的轴穿过喷嘴本体并与连杆机构相连。然后，通过驱动连杆机构使得喷嘴叶片旋转，从而控制废气流入通道的开度。本发明涉及设置在涡轮机外壳内的涡轮部件，例如喷嘴本体(喷嘴座架)或附加在其上的喷嘴板(plate nozzle)。

上述用于涡轮增压器的涡轮部件因为该涡轮部件与高温腐蚀性气体接触所以需要耐热性和耐腐蚀性，并且因为该涡轮部件与喷嘴叶片有相对滑动所以需要耐磨性。根据这一观点，通常使用高铬铸钢，由JIS(日本工业标准)SCH22制造的耐磨材料等，所述耐磨材料为了增强耐腐蚀性等进行了铬表面处理。此外，作为具有耐热性、耐腐蚀性和耐磨性的低成本的耐磨部件，提出了一种碳化物分散在铁素体钢材的基体材料中的耐磨烧结部件(参考专利文献No.1)。

然而，由于专利文献1中公开的烧结部件是通过液相烧结来制备的，所以在要求严格尺寸精度的情况下，可能对该烧结部件进行机加工。由于在烧结部件内析出大量的硬质碳化物，因此所述烧结部件的可加工性不佳，因此需要进行改进。此外，涡轮部件通常由奥氏体耐热材料制成，而专利文献1中公开的涡轮部件由铁素体不锈钢材料制成。在这种情况下，由于涡轮部件与邻近部件的热膨胀系数不同，因此在涡轮部件与邻近部件之间形成一些间隙，从而导致涡轮部件与邻近部件之间连接不充分，并且使得难以进行涡轮增压器中适用的部件的设计。因此，期望涡轮部件与那些由奥氏体耐热材料制备的邻近部件具有相似的热膨胀系数。

专利文献1：JP-B2 No.3784003(专利)

发明内容

本发明的一个目的是提供一种烧结合金，其具有优异的耐热性、耐腐蚀性、耐磨性和可加工性，并且具有与奥氏体耐热材料相似的热膨胀系数，从而使得容易进行部件设计。本发明的另一目的是提供制备该烧结合金的方法。

为了解决上述问题，依据本发明的烧结合金的第一要点为：该烧结合金由两种相组成，一相为其中含有较大的分散的碳化物并且具有耐热性和耐腐蚀性的A相，另一相为其中含有较小的分散的碳化物并且有耐热性和耐腐蚀性的B相；并且该烧结合金具有这样的金属结构：A相随机分散在B相内。与含有均匀分散的较大碳化物的烧结合金相比，含有较小的分散的碳化物的B相提高了分散在其中的碳化物的一致性，使得其耐磨性提高并减少了对配合部件的攻击从而防止了配合部件的磨损。此外，由于所述碳化物的尺寸小，减少了碳化物对切削工具刀刃的攻击从而有助于可加工性的提高。然而，如果烧结合金只包含B相，在烧结合金中可能会产生塑性流动。因此，在本发明中，通过在B相中随机分散含有较大的分散的碳化物的A相防止了B相的塑性流动，从而有助于烧结合金的耐磨性。由于本发明的烧结合金如上所述构成，因此所述烧结合金能够在增强耐磨性和增强可加工性之间找到平衡。

本发明的烧结合金的第二要点为：A相和B相中含镍，因此A相和B相两者都具有各自的奥氏体结构。以这种方式，如果烧结合金的基体材料中完全呈现奥氏体结构，则在高温下所述烧结合金的耐热性和耐腐蚀性能够提高，同时所述烧结合金能够具有与邻近的那些奥氏体耐热材料相似的热膨胀系数。