[发明专利]一种高强度涡轮增压器喷嘴环叶片及其制备方法

说明书

本发明一种高强度涡轮增压器喷嘴环叶片及其制备方法，属于车用涡轮增压器喷嘴环叶片生产技术领域。本发明采用添加0.8‑1.5wt％增强剂的HK30不锈钢气雾化粉末和粘结剂；按质量比80‑95％：20‑5％的比例，称量好HK30、增强剂粉末与粘结剂进行混炼，混炼后，冷却破碎后制成喂料；将制好的喂料加入注射成形机内，注射温度140‑175℃，注射压力60‑120MPa，模温30‑60℃，注射成形出坯件；坯件经溶剂脱脂和加热脱脂相结合的处理后，经预烧结和烧结工序处理，得到产品。本发明的产品的尺寸精度和表面精度高、产品抗热疲劳性能高、产品高温强度下使用寿命长。

技术领域

本发明一种高强度涡轮增压器喷嘴环叶片及其制备方法，具体涉及一种高强度HK30不锈钢及其制备方法，属于车用涡轮增压器喷嘴环叶片生产技术领域。

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。其主要工作原理是通过调节涡轮进口导向叶片的角度，来改变涡轮喷嘴的截面大小，进而调节增压压力。当发动机处于怠速工况或低速工况时，喷嘴叶片关闭或喷嘴截面很小，即使在此时较低的废气流量下也能够使叶轮很快地加速，从而提高发动机的低速扭矩，改善发动机的低速响应性；当发动机高速运转时，喷嘴叶片全开或喷嘴截面很大，凭借此时较高的废气流量能够克服较大的叶轮阻力，提供较大的动力来提高增压压力，充分满足发动机对吸入空气的需要。可变喷嘴涡轮增压器目前在车用柴油机得到愈来愈广泛的应用。涡轮增压器与通常增压器比较，具有如下优点：1、在全工况范围内提高内燃机的动力性和经济性；2、可明显改善内燃机的加速性和低速转矩特性；3、可使联合运行线流量范围拓宽，配合使用后掠式压气机和其他可变技术，可满足高增压、变工况运行特性要求很高的内燃机的性能需求；4、改善排放品质。其中，喷嘴环组件(喷嘴环，叶片)是涡轮增压器的关键组成部分，其质量尤其是叶片质量直接决定着涡轮增压器性能。

而随着内燃机排出的废气温度逐渐升高，喷嘴环叶片的工作环境越来越恶劣(约800℃)，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，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。

目前喷嘴环叶片常用材质为HK30不锈钢，其为奥氏体不锈钢，强度较低，烧结态硬度为190HV，800℃高温强度170MPa，因此常规的HK30已经难以满足喷嘴环叶片的高温需求。

发明内容

针对上述问题，本发明首次尝试了将适量的CrN引入到HK30，并将该种材料应用于高强度涡轮增压器喷嘴环叶片上。同时本发明开发了与之相匹配的制备工艺。

本发明一种高强度涡轮增压器喷嘴环叶片；所述高强度涡轮增压器喷嘴环叶片由HK30不锈钢和增强剂CrN构成；其中增强剂的质量为HK30不锈钢质量的0.8-1.5％、优选为1.0-1.5％、更进一步优选为1.4-1.5％。所述增强剂选自CrN、TiN、NbN中的至少一种。优选为CrN。

本发明一种高强度涡轮增压器喷嘴环叶片的制备方法；包括下述步骤：

步骤一

以HK30不锈钢粉末为原料；按原料质量的0.8-1.5％配取增强剂；所述增强剂选自CrN、TiN、NbN中的至少一种；优选为CrN粉末；

步骤二

按质量之比；(原料+增强剂)：粘结剂＝80-95:20-5的比例，配取粘接剂，并对粘接剂、原料、增强剂进行混炼；混炼后，冷却破碎得到喂料；

步骤三