[发明专利]涡轮增压器以及用于该涡轮增压器的部件

说明书

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本发明涉及根据权利要求1的前序部分的一种用于涡轮增压器应用的部件，特别是在柴油发动机中，并且还涉及根据权利要求7的前序部分的包括一个部件的一种排气涡轮增压器。

排气涡轮增压器是旨在提高活塞式发动机功率的系统。在排气涡轮增压器中，排气的能量被用于提高功率。功率的提高是由于提高每个工作行程的混合气通过量的结果。

一个涡轮增压器主要由带有一个轴的一个排气涡轮机和一个压缩机组成，其中这个安排在发动机的进气区域中的压缩机被连接到该轴上，并且位于该排气涡轮机的壳体中的这些叶轮和该压缩机旋转。在一个涡轮增压器具有一个可变涡轮几何形状的情况下，多个调节叶片被额外地可旋转地安装在一个叶片支承环中并且由安排在该涡轮增压器的涡轮机壳体中的一个调节环移动。

关于涡轮增压器的这些部件的、并且特别是这些运动学部件的或该涡轮增压器的废气门部件的、或者在VTG涡轮增压器的情况下还有其VTG部件的材料做出了极高的要求。这些部件的材料必须是耐热的，即这种材料甚至在非常高的直至大约900℃的温度仍然必须能提供足够的强度并且因此具有尺寸稳定性。此外，这种材料必须具有高耐磨性并且还具有适当的抗氧化性，以使该材料的腐蚀或磨损在甚至几百摄氏度的高工作温度下降低，并且因此在极端工条件下该材料的稳定性仍然得到确保。

DE 10 2004 062 564 A1披露了一种用于涡轮增压器的具有良好的热稳定性以及低的滑动磨损的叶片支承环。在这种类型的叶片支承环中，使用了一种奥氏体材料、一种铁基合金，该铁基合金具有高的含硫量用于改善该部件的润滑作用。由于这种特定的合成，提高了该材料的抗蠕变性能并且因此实现了在850℃以上的温度下的该叶片支承环的尺寸稳定性的提高。

鉴于此，本发明的一个目的是提供根据权利要求1的前序部分的一种用于涡轮增压器应用的部件并且还提供根据权利要求7的前序部分的一种涡轮增压器，该部件和涡轮增压器具有改善的耐温性和抗氧化性并且因此还具有非常好的尺寸稳定性和高温强度、并且还具有耐腐蚀性，其突出之处为最佳的摩擦学特性并且额外地示出了降低的对磨损的敏感性。

该目的是通过权利要求1和权利要求7的特征来实现的。

该材料的改善的耐温性并且特别是改善的滑动磨损特性以及降低的朝向氧化的趋势是通过根据本发明的以一种用于涡轮增压器应用的部件或者以包括这样一种部件的一种排气涡轮增压器形式的实施例来实现的，该部件由具有一种铁素体基础结构的一种铁基合金组成，该铁素体基础结构包括一种碳化物和氮化物结构。在本发明的背景中，一种碳化物结构或氮化物结构被理解成是指在此情况下形成在晶粒中的以及形成在该铁基合金的晶粒边界处的一种微结构碳化物析出相或氮化物析出相。该碳化物结构特别地是一种枝晶微结构，其结果是还获得了该材料的并且因此该部件的非常好的抗变形性和耐磨性。因此提供的是一种用于涡轮增压器应用的部件、或者一种包括至少一个根据本发明的部件的排气涡轮增压器，该部件具有优化的高达900℃的耐温性、还具有高的高温强度、具有高的耐磨性和耐腐蚀性并且此外其突出之处为非常好的具有降低的朝向氧化的趋势的滑动特性，特别是在高的工作温度下。此外，根据本发明的部件并且因此根据本发明的排气涡轮增压器在长期的工作中还是尺寸稳定的。

在不受限于理论的情况下，假定在该铁素体铁基合金中存在碳化物析出并且还存在氮化物析出基于这种独特的结构而相当大地提高了该合金材料的稳定性并且因此提高了该部件的稳定性(特别是对于摩擦磨损的)并且由于这种独特的结构还提高了它们的高温强度。

通过举例，根据本发明的铁基合金、即形成该部件的具有一种碳化物和氮化物结构的铁素体铁基材料的突出之处为在给定20Mpa的接触压力、0.0025m／s的滑动速度、大约850℃的部件温度以及2000000个周期下直径的最大0.08mm的滑动磨损率，即异常的耐摩擦磨损性。除此之外，还改善了高温强度、尺寸稳定性并且还改善了高温性能。

从属权利要求涉及本发明的多个有利发展。

因此，在一个实施例中，通过在形成根据本发明的部件的铁素体铁基合金中使用元素钨(W)、钛(Ti)和铌(Nb)中的至少一种而可以相当大地改善该部件的磨损特性、即确切地说是该部件的耐摩擦磨损性。这些元素W、Ti和Nb基本上形成了在该铁基合金中的碳化物结构，这除了非常好的耐磨损性能外还提高了该材料的并且因此根据本发明的部件的耐腐蚀性。