柴油机增压器Si3N4陶瓷涡轮的制造与性能研究.pdf

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1、2012年1月机床与液压Jan．2012第40卷第1期MACHINETO0L＆HYDRAULICSVo1．40No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．01．009柴油机增压器Si，N4陶瓷涡轮的制造与性能研究于航海，杨丽颖，王守仁(济南大学机械工程学院，山东济南250022)摘要：利用热等静压法制备一种金属增韧的SiN陶瓷基增压器涡轮。这种新型涡轮既有常规氮化硅材料高强度、高导热系数和低膨胀系数等特性，又在很大程度上克服了陶瓷固有的脆性，增加了金属的可塑性，具有高韧性、高耐磨防腐蚀

2、性能，可以在高强、高压等恶劣环境下工作。用SiN陶瓷代替现有K418镍基合金，提高了增压器的响应性，降低了柴油机的排放烟度，消除了涡轮出现的滞后响应。关键词：SiN4陶瓷；增压器；涡轮中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)1—030—4FabricationandPropertiesResearchofSi3N4CeramicTurbineofDieselSuperchargerYUHanghai，YANGLiying，WANGShouren(SchoolofMechanical

3、Engineering，JinanUniversity，JinanShandong250022，China)Abstract：AmetaltougheningazotizedSi3N4-basedsuperchargerturbinewasmanufacturedbyusinghotisostaticpressing．Sincethenewturbinebothhashighstrength，highthermalconductivityandlowthermalexpansioncoeficientandother

4、characteristicsofconventionalsiliconnitridematerials，butalsotoalargeextentovercomestheinherentbrittlenessofceramic，anincreaseoftheplas—ticityofthemetalwithhightoughness，highwear—resistantanti-corrosion，itcanbeusedinhighstrength，highpressureandharshenvironments．

5、UsingS。N4ceramicsinsteadoftheexistingK418nickel—basedalloys，therespondingcharacterofthesuperchargerisimproved，exhaustsmokeofdieselenginesisreducedandlagresponseoftheturbineiseliminated．Keywords：Si3N4ceramic；Dieselsupercharger；Turbine20世纪80年代，国外工业发达国家中的大、中用过程中，发

6、现K418镍基合金具有以下缺点：(1)功率的低、中、高速柴油机几乎全部采用了涡轮增压由于增压器涡轮的特殊工作环境，要求其耐高温、高技术和增压中冷技术⋯。在我国，因增压技术的发压，一般在不低于750oC的工况下工作，对于高转速展、推广与应用起步较晚，增压器机型的产量占(小型增压器最高可达250000r／min)涡轮叶片经常15％左右。从20世纪90年代中后期，随着国家欧会出现变形现象；(2)高温、高速时，涡轮叶片经I、欧Ⅱ尾气排放法规的出台，内燃机增压技术有了常出现飞裂失效；(3)要求涡轮质量轻，惯性矩小，较大的发展，

7、推广应用和发展具有高效、节能、环保这样可提高增压器的响应性，降低柴油机的排放烟的内燃机增压技术成为达到国家排放法规的有效途度。特别是车用增压器，要求增压器随柴油机转速变径。目前，开发新型涡轮增压器产品，符合国家产业换而相应频繁变化。而目前使用的镍基Kdl8合金涡政策，是国家积极推广的节能、环保的高新技术项轮重量大，响应性不好，叶轮的惯性作用对油门骤时目，其市场发展前景广阔。变化反应迟缓，涡轮出现“滞后响应”，汽车提速涡轮材料的应用，目前国内较国外相对落后，随慢、提速烟度大。国外有人已使用AlTi材料代替着增压器技术的

8、发展，涡轮材料也在不断更新换K418，质量减轻了1／3，但A1Ti材料与K418相比价代¨。1988年前，柴油机增压器涡轮普遍用格昂贵，可焊性较差，涡轮与轴的连接很难实现；20Cr3MoWV(A)材料，该材料仅适用于低速(40000(4)镍基K418合金等金属材质表面经常成块积碳，r／min左右)较大型的增压器。随着增压器的转速越在高速运转下动