一种涡轮增压器的压气机壳体及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种满轮增压器，具体设及一种满轮增压器的压气机壳体，属于合金 材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 满轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发 动机排出的废气惯性冲力来推动满轮室内的满轮，满轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空 气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增大，废气排出速度与满轮转 速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可W燃烧更多的 燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可W增加发动机的输出功率了。
[0003] 从结构上讲，满轮增压器主要包括压气机、中间体、满轮箱体Ξ大部分。满轮箱体 就是发动机废气推动满轮做功的地方，压气机是叶轮对进气做功加压的地方，中间体用于 连接满轮箱体和压气机，中间体起到固定和装载轴承部件的作用，同时，满轮增压器的冷却 流道也在中间体中。
[0004] 压气机的主要承载部件为壳体，且带旁通阀的满轮增压器设有执行器，压气机通 过胶管和执行器相连，压气机壳体中对应的增压气体经过胶管输送到执行器内，现有技术 中，不仅是压气机壳体结构设计不合理，进气流量小，且压气机壳体材料也是较普通的合金 材料，不仅耐磨性一般、耐腐蚀性也较差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种综合性能好，尤其是具有耐高溫、耐腐蚀、耐氧化的满轮 增压器的压气机壳体。
[0006] 本发明的上述目的通过如下技术方案实现:一种满轮增压器的压气机壳体，所述 壳体包括如下组分及其重量份数:a-Ab化微粉:5-15份、侣粉:40-60份、娃粉:3-8份、（抓， Ti) C粉:5-30份、儀粉:0.5-2份、钻粉:2-6份。
[0007] 本发明满轮增压器的压气机壳体是由硬质相和金属合金粘结相组成的复合材料 制成，既有陶瓷材料的高硬度，又具有金属材料的强初性，且还具有较好的耐高溫、耐氧化 和耐腐蚀等性能。
[000引本发明不仅在侣粉基材中加入了 α-Α?203微粉和Si,还加入了（Nb，Ti)C粉、儀粉、钻 粉等。其中α-Α?203微粉和Si的加入，使本发明壳体在高溫下与碳火气氛反应，原位生产非氧 化物如碳化物和氮化物的增强相，影响显微结构的变化，进而提高壳体的高溫力学性能。而 随着钻粉含量的增加，壳体材料的硬度逐渐上升，当加入钻粉超过6份，不仅对压气机壳体 硬度的影响十分有限，反而会降低壳体的密度和硬度。现有技术中在硬质合金和金属陶瓷 的复合材料中，一般会加入较高含量的儀粉，但是儀的抗腐蚀性较差，在相同环境下总是先 被腐蚀，随着粘结性儀被腐蚀，骨架崩塌，整个材料都将失效，因此，本发明大大降低了儀含 量，并添加了抗氧化性能极好的(Nb，Ti)C粉W及其他原料，不仅降低了儀粉造成的腐蚀，然 而提高了壳体的耐腐蚀性及耐氧化性。
[0009] 在上述满轮增压器的压气机壳体中，所述侣粉表面包覆有厚度为4皿-15nm的Si化 纳米膜。本发明选用耐高溫的Si化包覆在侣粉表面，大幅度提高了侣粉的耐溫性，且具有隔 热、阻燃效果，同时具有透明、增亮的功效，且与其他成分相容性好、分散性好。
[0010] 在上述满轮增压器的压气机壳体中，所述α-Α?2化微粉的平均粒径为2.5-4.5μπι，侣 粉的平均粒径为5-20μπι，娃粉的平均粒径为5-20μπι，（师，Ti)C粉末的平均粒径为1-5μπι，儀 粉的平均粒径为4-10μπι，钻粉的平均粒径为5-祉m。各组分的粒度不同，使得小颗粒粉末能 与大颗粒粉末混合从而使得大颗粒粉末之间的间隙被小颗粒粉末占据，W提高粉末的松装 密度，使得产品压制成型时产品的密度和强度均增加。且在后续的烧结中，最初时，孔隙度 和孔隙尺寸减小，密度增加，应力集中程度减小，强度增加，W后的持续保溫时间对密度没 有明显影响，但是结构却在发生本质变化，晶粒的聚集再结晶将对强度产生很大的影响。晶 粒越大，含有缺陷的可能性越大，则壳体材料的强度越低，因此本申请压气机壳体中各组分 的粒径都是通过不断试验严格控制的。
[0011] 在上述满轮增压器的压气机壳体中，作为优选，所述(Nb，Ti)C粉末为采用电弧烙 融法将佩固溶到T i C中，T i C与佩的质量比为7-9:1。
[0012] 在上述满轮增压器的压气机壳体中，所述壳体还包括3-8份硫化铜和6-15份碳粉。 [OOU]作为优选，所述壳体包括如下组分及其重量份数:α-Α?2〇3微粉:5-12份、侣粉:45-55份、娃粉:4-8份、（抓，Ti)C粉：10-20份、儀粉:0.8-1.5份、钻粉:2.5-5份、硫化铜:4-8份、 碳粉:8-12份。
[0014] 本发明还公开了一种满轮增压器的压气机壳体的制备方法，所述的制备方法包括 如下步骤：
[0015] S1、按上述重量份数称取原料粉末，W无水乙醇作介质，在球磨机中混磨12-2化， 然后干燥；
[0016] S2、向干燥后的原料粉末中添加酪醒树脂，在220-260MPa的压力下进行冷等静压 成型，得压气机壳体巧件；
[0017] S3、将压气机壳体巧件在氮气保护下先从室溫升至200°C进行预热处理，然后W 0.5-0.6°C/min的升溫速率升至280-320°C，再W8-10°C/min的升溫速率升溫至1340-1400 °C，接着在1320-1380°C和20-50MPa氮气条件下热等静压烧结40-60min，随后W6-8°C/min 的速率降溫至1050°C，然后随炉冷却，得满轮增压器的压气机壳体成品。
[0018] 本发明通过粉末冶金工艺将配伍合理的原料粉末成型得压气机壳体巧件，然后通 过阶段式的升溫进行渗氮处理，先在200°C进行预热处理，然后在升溫至280-320°C的过程 中达到排气和排除有机物的效果，再W8-10°C/min的升溫速率升溫至1340-1400°C，在 1320-1380°C和20-50MPa氮气条件下进行烧结，随着烧结溫度的升高，压气机壳体巧件的致 密度增加，在较高的溫度下有利于生成物在其中的重排及致密化，提高压气机壳体的密度 和硬度，且晶粒更加细小。
[0019] 另一方面，本发明满轮增压器的压气机壳体的原料配伍独特，经高压下的渗氮处 理后，在壳体表面形成了大约15WI1的富氮、富铁的硬化层，其表面区域晶粒明显细化，而且 表面硬化层下面生成了一层粘接相含量较高、硬质相含量较低的过渡层，大幅度提高压气 机壳体表面的硬度、抗磨损性能W及高溫下的抗塑性变形能力。
[0020] 在上述满轮增压器的压气机壳体的制备方法中，步骤SI中混磨时球磨剂:无水乙 醇:物料为6:2:1。
[0021] 在上述满轮增压器的压气机壳体的制备方法中，步骤S2酪醒树脂的加入量占原料 粉末总重量的5-12%。
[0022] 在上述满轮增压器的压气机壳体的制备方法中，步骤S2后步骤S3前（即渗氮处理 前)还可先进行抛磨、去油、超声波清洗等预处理。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果:本发明满轮增压器的压气机壳体的 组分中，在W侣粉为基体组分中不仅添加了a-Ab化微粉和Si粉，还加入了（Nb，Ti)C粉、儀 粉、钻粉等其他组分，配伍合理，并通过后续阶段式的渗氮处理和烧结处理，大幅度提高了 压气机壳体的综合性能，尤其是提高压气机壳体的耐高溫性、硬度、耐腐蚀性、抗磨损性能 W及高溫下的抗塑性变形能力，同时保证其加工性能。将本发明的压气机壳体应用在满轮 增压器中，显著提高满轮增压器的综合性能，延长满轮增压器的使用寿命。
【具体实施方式】
[0024] W下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并 不限于运些实施例。
[0025] 表1:实施例1-5中满轮增压器的压气机壳体的组分及其重量份数和平均粒径
[0026]
[0027] 实施例1
[0028] 本实施例中的满轮增压器的压气机壳体通过如下制备方法制得：
[0029] 按表1实施例1中所述的重量份数及平均粒径称取原料粉末，W无水乙醇作介质， 在球磨机中混磨16h，然后干燥；
[0030] 向干燥后的原料粉末中添加占原料粉末总重量8%的酪醒树脂，然后在240M化的 压力下进行冷等静压成型，得压气机壳体巧件；
[0031] 将压气机壳体巧件从室溫升至200°C进行预热处理，再W〇.55°C/min的升溫速率 升至300°C，再W9°C/min的升溫速率升溫至1370°C，接着在1350°C和30M化氮气条件下热等 静压烧结50min，随后W7°C/min的速率降溫至1050°C，然后随炉冷却，得满轮增压器的压气 机壳体成品。
[0032] 实施例2
[0033] 本实施例中的满轮增压器的压气机壳体通过如下制备方法制得：
[0034] 按表1实施例2中所述的重量份数及平均粒径称取原料粉末，W无水乙醇作介质， 在球磨机中混磨1地，然后干燥；
[0035] 向干燥后的原料粉末中添加占原料粉末总重量10%的酪醒树脂，然后在230MPa的 压力下进行冷等静压成型，得压气机壳体巧件；
[0036] 将压气机壳体巧件从室溫升至200°C进行预热处理，再W〇.52°C/min的升溫速率 升至29