CN105274392B - 一种汽车涡轮增压器涡轮叶片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车涡轮增压器涡轮叶片的制备方法，包括分别配置不同组分的表层合金粉末和内层合金粉末，随后分别混合球磨，干燥后过筛，加入粘结剂混料，压制成坯，烧结，冷却，本发明采用TiAl基的钛铝化合物作为叶片材料，可在高温下长时间连续工作，提高了性能和使用寿命，叶片的表层和内层采用不同的成分，可以提高叶片表面的抗氧化性能，采用内外层一次烧结成型，工艺简单，成品率高，性能稳定。

Description

一种汽车涡轮增压器涡轮叶片的制备方法

技术领域

本发明属于汽车部件制造领域，尤其是涉及一种汽车涡轮增压器涡轮叶片的制备方法。

背景技术

目前，由于全球汽车产量仍在持续增长，由于降低油耗和改善城市空气质量的要求，对低能耗高性能发动机需求量也在日益增大，涡轮增压器能显著提高发动机功率、改善排放、降低油耗，因而采用带涡轮增压器的小型发动机来替代自然吸气的发动机是现代汽车工业的一个基本趋势，涡轮增压器基本工作原理为：核心部件涡轮和压气机叶轮通过转轴连接在一起，发动机的高压废气流冲击涡轮使其高速旋转，涡轮通过转轴带动叶轮高速转动，压缩由空气滤清器送来的空气，使其增压进入气缸，增加压力和密度后的气流使更多燃料在高温高压下燃烧，提高了燃烧效率，同时增加发动机的转速和输出功率。由于涡轮叶片承受的是发动机高温高压的废气，乘用车柴油机排放废气温度最高大约为850℃，而汽油机则可达1050℃，增压器叶轮和涡轮尺寸不大，一般直径不超过100mm，但转速很高，最高达250000r/min，在恶劣的工作环境下连续高速工作，所以对材料和性能的要求非常高。TiAl基的钛铝化合物可于750℃长时间工作，它填补了高温钛合金和镍基超合金间的使用空白，它可替代汽车使用的各种钢材，不仅减轻了车重，而且提高了发动机的性能，涡轮叶片通常的加工方式主要有铸造、粉末冶金、铣削加工等，由于该叶轮整体结构复杂，叶片扭曲大，并往往带有空心结构，使得叶片的加工存在工艺复杂、成本高、成品率低，性能不均匀的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车涡轮增压器涡轮叶片的制备方法，具有高性能、加工精确、成品率高的技术效果。

本发明完整的技术方案为：

一种汽车涡轮增压器涡轮叶片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配料：分别配置不同组分的表层合金粉末和内层合金粉末，所述的表层合金粉末按原子百分比的化学成分包含：Al：44.0～47.0at％、V：0.5～1.2at％、Cr：0.4～1.6at％、Nb：2～7at％，B：0.2～0.8at％，C：1.0～1.3at％，N：0.3～0.5％，其余为Ti，所述的内层合金粉末按原子百分比的化学成分包含：Al：40.0～43.0at％、V：0.6～1.3at％、Cr：0.4～1.6at％、Nb：2～6at％，B：0.2～0.8at％，C：1.0～1.3at％，其余为Ti，

(2)混料：将表层合金粉末和内层合金粉末分别混合加入湿式球磨机中湿磨，将湿磨后的混合料浆静置5～8小时，然后放入真空干燥箱内于60～90℃保温1～2小时，干燥后用40目筛网过筛，将过筛后的粉料加入硬脂酸或聚苯乙烯等粘结剂后混合成喂料，随后注入模具，在压机上压制成料坯，所述的模具包括具有叶片外轮廓的型腔，所述的型腔内具有隔板，所述隔板的组分与表层合金粉末或内层合金粉末相同，隔板将型腔分隔为表室和内室，首先将表层合金粉末加入表室，随后将内层合金粉末加入内室，然后在压力下成型得到生坯，所述压力为8～10吨，保压时间为15s，

(3)烧结：将所述生坯放入烧结炉内进行真空烧结，烧结前先将烧结炉内抽取真空度为10^-4Pa，随后以20～25℃/min的升温速率升温到900℃～1100℃进行预烧结，保温2-3小时后，以15～22℃/min的升温速率升温到1400℃～1700℃烧结，保温2～4小时；

(4)冷却：自然冷却到室温后出炉，得到所述的涡轮叶片。

本发明相对于现有技术的优点为：

1.采用TiAl基的钛铝化合物作为叶片材料，可在高温下长时间连续工作，提高了性能和使用寿命。

2.叶片的表层和内层采用不同的成分，其中表层的Al含量高，以及N元素可以提高叶片表面的抗氧化性能。

3.采用内外层一次烧结成型，工艺简单，成品率高，性能稳定。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种汽车涡轮增压器涡轮叶片的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料：分别配置不同组分的表层合金粉末和内层合金粉末，所述的表层合金粉末按原子百分比的化学成分包含：Al：44.0～47.0at％、V：0.5～1.2at％、Cr：0.4～1.6at％、Nb：2～7at％，B：0.2～0.8at％，C：1.0～1.3at％，N：0.3～0.5％，其余为Ti，所述的内层合金粉末按原子百分比的化学成分包含：Al：44.0～43.0at％、V：0.6～1.3at％、Cr：0.4～1.6at％、Nb：2～6at％，B：0.2～0.8at％，C：1.0～1.3at％，其余为Ti，

(2)混料：将表层合金粉末和内层合金粉末分别混合加入湿式球磨机中湿磨，将湿磨后的混合料浆静置5～8小时，然后放入真空干燥箱内于60～90℃保温1～2小时，干燥后用40目筛网过筛，将过筛后的粉料加入硬脂酸或聚苯乙烯等粘结剂后混合成喂料，随后注入模具，在压机上压制成料坯，所述的模具包括具有叶片外轮廓的型腔，所述的型腔内具有隔板，所述隔板的组分与表层合金粉末或内层合金粉末相同，隔板将型腔分隔为表室和内室，首先将表层合金粉末加入表室，随后将内层合金粉末加入内室，然后在压力下成型得到生坯，所述压力为8～10吨，保压时间为15s，

(3)烧结：将所述生坯放入烧结炉内进行真空烧结，烧结前先将烧结炉内抽取真空度为10^-4Pa，随后以20～25℃/min的升温速率升温到900℃～1100℃进行预烧结，保温2-3小时后，以15～22℃/min的升温速率升温到1400℃～1700℃，保温2～4小时烧结。

(4)冷却：自然冷却到室温后出炉，得到所述的涡轮叶片。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种汽车涡轮增压器涡轮叶片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配料：分别配置不同组分的表层合金粉末和内层合金粉末，所述的表层合金粉末按原子百分比的化学成分包含：Al：44.0～47.0at％、V：0.5～1.2at％、Cr：0.4～1.6at％、Nb：2～7at％，B：0.2～0.8at％，C：1.0～1.3at％，N：0.3～0.5％，其余为Ti，所述的内层合金粉末按原子百分比的化学成分包含：Al：40.0～43.0at％、V：0.6～1.3at％、Cr：0.4～1.6at％、Nb：2～6at％，B：0.2～0.8at％，C：1.0～1.3at％，其余为Ti，

(2)混料：将表层合金粉末和内层合金粉末分别混合加入湿式球磨机中湿磨，将湿磨后的混合料浆静置5～8小时，然后放入真空干燥箱内于60～90℃保温1～2小时，干燥后用40目筛网过筛，将过筛后的粉料加入硬脂酸或聚苯乙烯等粘结剂后混合成喂料，随后注入模具，在压机上压制成料坯，所述的模具包括具有叶片外轮廓的型腔，所述的型腔内具有隔板，所述隔板的组分与表层合金粉末或内层合金粉末相同，隔板将型腔分隔为表室和内室，首先将表层合金粉末加入表室，随后将内层合金粉末加入内室，然后在压力下成型得到生坯，所述压力为8～10吨，保压时间为15s，

(3)烧结：将所述生坯放入烧结炉内进行真空烧结，烧结前先将烧结炉内抽取真空度为10^-4Pa，随后以20～25℃/min的升温速率升温到900℃～1100℃进行预烧结，保温2-3小时后，以15～22℃/min的升温速率升温到1400℃～1700℃烧结，保温2～4小时；

(4)冷却：自然冷却到室温后出炉，得到所述的涡轮叶片。