一种不锈钢涡轮壳的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种不锈钢涡轮壳的制备方法，其采用如下步骤：(1)、将纯铝粉、纯铁粉、石墨片、悬浮剂和陶瓷颗粒利用球磨机进行研磨，混合均匀后形成粉末包覆陶瓷颗粒；(2)、将粉末包覆陶瓷颗粒进行碾压成椭球形的复合颗粒，该复合颗粒的短轴为0.3-1.2mm，长轴为3-4mm；(3)、将不锈钢铸锭加入电弧炉，加热成为熔融状，并保持搅拌，然后将步骤(2)所形成的复合颗粒加入到熔融状的钢水中，然后继续搅拌15-20分钟后，向模具中浇铸形成不锈钢涡轮壳；复合颗粒中，各组分的质量分数如下：15-25％的纯铝粉，45-55％的纯铁粉，5-10％的石墨片，10-15％的陶瓷颗粒，3.0-8.0％的悬浮剂；所述悬浮剂为碳酸钠或碳酸氢钠。利用该制备方法，可以有效地提高涡轮壳的抗振动能力。地提高涡轮壳的抗振动能力。

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢涡轮壳的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种不锈钢涡轮壳的制备方法。

技术介绍

[0002]汽车在运行过程所收到的状况比较复杂，随着汽车速度的不断提升，不锈钢涡轮壳的强度也需要不断提升，涡轮壳所收到的各种振动也越来越大，但基于降低汽车整体重量轻量化的需要，涡轮壳的厚度也不容许有太多的增加，因此如何在保持现有厚度的基础上，提高涡轮壳的抗振动能力，就成为现在的需要。

技术实现思路

[0003]为提高不锈钢涡轮壳的抗振能力，本专利技术提供一种不锈钢涡轮壳的制备方法，利用该制备方法，可以有效地提高涡轮壳的抗振动能力，具体的技术方案如下：
[0004]一种不锈钢涡轮壳的制备方法，其采用如下步骤：
[0005](1)、将纯铝粉、纯铁粉、石墨片、悬浮剂和陶瓷颗粒利用球磨机进行研磨，混合均匀后形成粉末包覆陶瓷颗粒；
[0006](2)、将粉末包覆陶瓷颗粒进行碾压成椭球形的复合颗粒，该复合颗粒的短轴为0.3-1.2mm，长轴为3-4mm；
[0007](3)、将不锈钢铸锭加入电弧炉，加热成为熔融状，并保持搅拌，然后将步骤(2)所形成的复合颗粒加入到熔融状的钢水中，然后继续搅拌15-20分钟后，向模具中浇铸形成不锈钢涡轮壳；
[0008]复合颗粒中，各组分的质量分数如下：
[0009]15-25％的纯铝粉，45-55％的纯铁粉，5-10％的石墨片，10-15％的陶瓷颗粒，3.0-8.0％的悬浮剂；所述悬浮剂为碳酸钠或碳酸氢钠。
[0010]优选地，所述陶瓷颗粒是碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氧化锆、氧化钛或氮化硼中的任意一种，陶瓷颗粒的粒度为5-15微米。
[0011]以不锈钢铸锭为基体，并在基体中添加了以陶瓷颗粒为主的添加剂，纯铝粉、纯铁粉用于改善陶瓷颗粒与钢水的润湿性，由于在钢基体中添加了陶瓷颗粒，在陶瓷颗粒与钢基体之间具有大量的细小的缝隙，当受到外力冲击时，这些细小的缝隙会吸收大量的能量，并将这些能量转化为热能散发出去，降低了外力对涡轮壳的影响。由于以陶瓷颗粒为主的复合颗粒大致呈球形，具有较少的表面积，如果将这些复合颗粒直接投入到钢水中，在重力的作用下，这些复合颗粒会逐渐下沉，形成富集现象，使陶瓷颗粒在钢基体中的分布不均，使涡轮壳内部各区域的性能出现较大的不一致，本申请中将复合颗粒制成椭球形，椭球形的复合颗粒在钢水中沉降时，会沿水平方向左右摆动，使下降路线大致呈之字状，在同一点投放的复合颗粒在下降过程中，大致会沿一个筒状区域下沉，该筒状区域的直径会达到复合颗粒长径的15-25倍。
[0012]在复合颗粒中加入悬浮剂后，悬浮剂在高温下进行分解，释放出二氧化碳气体，这
些二氧化碳气体吸附在复合颗粒的表面，增大了复合颗粒的浮力，有利于陶瓷颗粒均匀地分散到钢水中。
[0013]在本申请中，还添加了一定量的石墨片，这些石墨片会提高涡轮壳的导热速度，使涡轮壳在收到振动时，所产生的热能够迅速地散发出去，有效地降低涡轮壳在工作时的温度。
[0014]进一步，纯铝粉、纯铁粉的粒度均为30-40微米。
[0015]陶瓷颗粒是起到增强功能的作用，纯铝粉、纯铁粉等金属粉末的作用是用于改善陶瓷颗粒与钢水之间的润湿性，以提高陶瓷颗粒与钢基体的界面结合度，只有合适的粒径，才能使陶瓷颗粒与钢基体具有良好的结合性能，陶瓷颗粒的粒度太少，则陶瓷颗粒的表面的曲率太大，使陶瓷颗粒表面的形状比较尖锐，在钢材内部易于产生应力集中，会导致钢材的抗拉强度的降低。陶瓷颗粒的粒度太大，易于使陶瓷颗粒的比表面积过小，陶瓷颗粒与钢基体之间连接点太少，陶瓷颗粒与钢基体之间的总的结合度太少，无法产生足够大的连接力来消耗外力，将陶瓷颗粒的粒度设定为5-15微米，能够使陶瓷颗粒的表面曲率和比表面积之间获得较好的平衡，保证陶瓷颗粒的增强功能得到充分的发挥。
[0016]纯铝粉、纯铁粉等金属粉末用于改善陶瓷颗粒与钢基体之间的润湿性，使陶瓷颗粒与钢基体之间具有良好的连接性能，为了使陶瓷颗粒与金属粉末能够均匀混合，金属粉末较陶瓷颗粒的粒度大，以使小粒径的陶瓷颗粒能够嵌合在金属粉末中，形成金属粉末包覆陶瓷颗粒的结构。
[0017]进一步，复合颗粒与不锈钢铸锭的质量比为1:35-50。
[0018]由于陶瓷颗粒在整个粉末包覆陶瓷颗粒的质量比仅为10％-15％，因此在制作完成的涡轮壳中，陶瓷颗粒的质量占比约为0.196-0.417％，在该范围内，随陶瓷颗粒占比的增加，涡轮壳的具有良好的抗震性能，在超过上述范围后，涡轮壳的抗震性能已无明显的增加，并且在超过一定的量后，其抗震性能反而会下降。
[0019]进一步，复合颗粒的长轴与短轴的比值为2-4:1。
[0020]复合颗粒的长轴与短轴的比值在上述范围内，复合颗粒在下沉过程中，复合颗粒在水平方向上偏离其投放点的距离已能够使复合颗粒均匀分散。
[0021]具体地，球磨机进行研磨时的参数为：球料质量比20:1-25:1，转速600-750转/分钟，研磨时间5-8小时。
[0022]球磨机是将粉末制备成颗粒的最佳设备，由于研磨体的冲击作用，可以使质地柔软且延展性能良好的纯铝粉作为包裹体，将纯铁粉、石墨片和悬浮剂包裹在一起，使各种粉末均匀地混合在一起，形成大小均匀的颗粒，在研磨体的冲击作用下，石墨片会被粉碎成细小的颗粒，由于石墨属于脆性材料，在研磨体冲击下可以很容易的被破碎成细小的颗粒。在研磨过程中，会产生较大的热能，使各原料温度升高，在上述参数的限制下，可以使各原料的温度得到有效的控制，避免各原料之间发生熔接，在进入到钢水中后，无法及时的融化分散，同时避免悬浮剂由于温度过高而产生分解而失去作用。球磨机优选为行星式球磨机或搅拌式球磨机。
具体实施方式
[0023]实施例1
[0024]1#涡轮壳的制备：
[0025]1、取30微米纯铝粉20g，35微米纯铁粉50g，石墨片10g，15微米碳化硅15g，碳酸钠5g待用。
[0026]2、将上述待用的各物料投入行星式球磨机，以球料比为25：1，转速为600转/分钟，研磨8小时，制得粉末包覆颗粒，颗粒粒度在0.03～0.1毫米之间，将粉末包覆颗粒用碾压机碾压成椭球形的复合颗粒，将复合颗粒的平均长轴控制在0.8mm，短轴平均长度控制在0.3mm，得到1#复合颗粒。
[0027]3、取不锈钢铸锭并投入到电弧炉内，加热成为熔融状，并保持搅拌，然后将1#复合颗粒加入到熔融状的钢水中，然后继续搅拌5-8分钟后，向模具中浇铸形成涡轮壳。1#复合颗粒与不锈钢铸锭的质量比为1:35。
[0028]实施例2
[0029]2#涡轮壳的制备：
[0030]1、取40微米纯铝粉15g，30微米纯铁粉55g，石墨片7g，10微米氧化锆15g，碳酸氢钠8g待用。
[0031]2、将上述待用的各物料投入行星式球磨机，以球料比为20：1，转速为750转/分钟，研磨5小时，制得粉末包覆颗粒，颗粒粒度在0.1～0.2毫米之间，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢涡轮壳的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：(1)、将纯铝粉、纯铁粉、石墨片、悬浮剂和陶瓷颗粒利用球磨机进行研磨，混合均匀后形成粉末包覆陶瓷颗粒；(2)、将粉末包覆陶瓷颗粒进行碾压成椭球形的复合颗粒，该复合颗粒的短轴为0.3-1.2mm，长轴为0.8-4mm；(3)、将不锈钢铸锭加入电弧炉，加热成为熔融状，并保持搅拌，然后将步骤(2)所形成的复合颗粒加入到熔融状的钢水中，然后继续搅拌15-20分钟后，向模具中浇铸形成不锈钢涡轮壳；复合颗粒中，各组分的质量分数如下：15-25％的纯铝粉，45-55％的纯铁粉，5-10％的石墨片，10-15％的陶瓷颗粒，3.0-8.0％的悬浮剂；所述悬浮剂为碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张二刚，卢世传，周建林，陈小锐，
申请(专利权)人：江苏华培动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：