[发明专利]一种MIM高温合金喷嘴环叶片的制备方法

说明书

本发明公开了一种MIM高温合金喷嘴环叶片的制备方法，将高温合金粉末与粘结剂通过混炼、制粒获得均匀喂料，然后利用注射成形技术将喂料注入到模腔中得到产品生坯，再将生坯中的粘结剂经溶剂脱脂、热脱脂工艺脱除，最后依次进行烧结致密化、固溶、时效得到喷嘴环叶片产品。与现有技术相比，由C、N等元素的固溶强化和碳化物的析出强化大幅提高合金的性能，同时提高了生产效率，具有综合性能优异、工序简单、易于实现批量化生产等优点，能很好的满足MIM高温合金喷嘴环叶片的需求。

技术领域

本发明涉及一种喷嘴环叶片的制备方法，尤其涉及一种MIM高温合金喷嘴环叶片的制备方法。

背景技术

涡轮增压器主要的作用是通过压缩空气来增加发动机的进气量，工作原理是利用发动机排出的废气推动涡轮室内的涡轮旋转，旋转的涡轮又能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮转动。转动的压气机叶轮能把由空气滤清器管道送来的空气强制吸进，吸入的空气经过压缩后进入汽缸，从而燃烧更多的燃料，达到增加发动机的输出功率的目的。

喷嘴环叶片是涡轮增压器中重要的零件，主要用于废气进气量的调节。发动机排出的废气温度约650℃，瞬间工作温度可达到850℃，因此，叶片材料需要具有较高的高温强度，抗高温氧化性以及耐腐蚀性能，通常选用HK30不锈钢。另外，喷嘴环叶片主要由叶身和榫头两个部分组成，其中叶身具有复杂的空间形状，多由各种不同的曲面组成，而榫头形状多为圆柱形、T形、叉形。金属注射成形（MIM）是一种能够以较低的生产成本，大批量制备具有复杂形状的高性能异形金属零部件的加工方法，将MIM工艺引入到涡轮增压器叶片的生产中，有效地解决了叶片生产的效率和成本问题。因此，湖南英捷高科技有限责任公司的何浩采用MIM技术制备HK30不锈钢涡轮增压器喷嘴环叶片零部件，免去后续的加工整形，有效缩短工艺流程，降低生产成本，提高产品的合格率（CN108311701A）。

随着汽车尾气温度的逐渐升高，其工作环境越来越恶劣，对叶片的性能提出了更高的要求。为进一步提高其高温性能，研究人员以HK30不锈钢粉末为基础原料，混入不同比例的Ti粉，让Ti和碳形成相对比较稳定的碳化物，进而提升了高温力学性能，其高温抗拉强度（800℃）超过500MPa（CN109014214A、CN102211193A）。还有人员尝试了将适量的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，通过各组分以及制备工艺协同作用，利用固溶强化的方式，增强材料高温强度，得到了性能优越的产品。所得产品的大于等于250HV，800℃的抗拉强度大于等于230MPa（CN109513930A）。以及在MIM工艺基础上，采用Ni₃Al弥散强化技术结合放电等离子烧结技术制备出HK30基涡轮叶片（CN112756610A）。但这些合金化的方式对HK30改性并不能大幅提升其高温性能，同时工艺的控制难点增加。除此以外，研究人员还报道了其他材料体系用于喷嘴环叶片的制备，比如氮化硅、碳化硅、氧化铝或氧化锆陶瓷系（CN102777214A）和含铌420马氏体不锈钢（CN110791696A）。但这两类材料的塑性都较差，不利于加工，并不是代替HK30材料的理想选择。综上所述，提出一种新型高温合金，运用MIM技术实现高性能喷嘴环叶片的制备是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的不足，提供一种高温合金喷嘴环叶片的制备方法，在以Fe-Cr-Ni-Co合金为基，并加入Mo、W、Nb等元素，采用金属注射成形（MIM）技术与固溶时效热处理结合制备出高温性能优异、生产效率高、适合大规模生产的喷嘴环叶片，克服了上述工艺的缺点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种MIM高温合金喷嘴环叶片的制备方法，包括以下步骤：

将高温合金粉末与粘结剂通过混炼、制粒获得均匀喂料，然后利用注射成形技术将喂料注入到模腔中得到产品生坯，再将生坯中的粘结剂经溶剂脱脂、热脱脂工艺脱除，最后依次进行烧结致密化、固溶、时效得到喷嘴环叶片产品；