烧结合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及烧结合金及其制备方法，该烧结合金以质量百分比计包含：Cr：11.75-39.98、Ni：5.58-24.98、Si：0.16-2.54、P：0.1-1.5、C：0.58-3.62以及余量的Fe和不可避免的杂质；含有平均粒径为10-50μm的析出的金属碳化物的A相；含有平均粒径为10μm以下的析出的金属碳化物的B相，其中A相随机分散在B相中，并且A相中析出的金属碳化物的平均粒径DA大于B相中析出的金属碳化物的平均粒径DB。

【技术实现步骤摘要】
相关专利申请的交叉引用本申请基于并要求于2011年9月7日提交的在先日本专利申请No. 2011-195087的优先权；其全部内容通过引用的方式并入本申请。背景1.
本专利技术涉及一种适用于涡轮增压器所用涡轮部件的烧结合金及该烧结合金的制备方法，其中的涡轮部件特别为喷嘴本体等需要耐热性、耐腐蚀性以及耐磨性的部件。2.
技术介绍
一般，在内燃机中设置的涡轮增压器中，涡轮可旋转地被涡轮机外壳所支承，所述润轮机外壳与内燃机的排气歧管相连，且多个喷嘴叶片(nozzle vanes)被可旋转地支承以便围绕在涡轮的外围。当涡轮旋转时，流入涡轮机外壳的废气从其外部流入涡轮，并且沿涡轮的轴向排出。然后，通过空气压缩机的转动，将向内燃机中提供的空气压缩，所述空气压缩机与涡轮同轴，并且设置在涡轮的对面。本文中，喷嘴叶片可旋转被称之为“喷嘴本体”或“喷嘴座架(mount nozzle) ”的环形部件所支撑。所述喷嘴叶片的轴穿过喷嘴本体并与连杆机构相连。然后，通过驱动连杆机构使得喷嘴叶片旋转，从而控制废气流入通道的开度。本专利技术涉及设置在涡轮机外壳内的涡轮部件，例如喷嘴本体(喷嘴座架)或附加在其上的喷嘴板(plate nozzle)。上述用于涡轮增压器的涡轮部件因为该涡轮部件与高温腐蚀性气体接触所以需要耐热性和耐腐蚀性，并且因为该涡轮部件与喷嘴叶片有相对滑动所以需要耐磨性。根据这一观点，通常使用高铬铸钢，由Jis(日本工业标准)SCH22制造的耐磨材料等，所述耐磨材料为了增强耐腐蚀性等进行了铬表面处理。此外，作为具有耐热性、耐腐蚀性和耐磨性的低成本的耐磨部件，提出了一种碳化物分散在铁素体钢材的基体材料中的耐磨烧结部件(参考专利文献No.1)。然而，由于专利文献I中公开的烧结部件是通过液相烧结来制备的，所以在要求严格尺寸精度的情况下，可能对该烧结部件进行机加工。由于在烧结部件内析出大量的硬质碳化物，因此所述烧结部件的可加工性不佳，因此需要进行改进。此外，涡轮部件通常由奥氏体耐热材料制成，而专利文献I中公开的涡轮部件由铁素体不锈钢材料制成。在这种情况下，由于涡轮部件与邻近部件的热膨胀系数不同，因此在涡轮部件与邻近部件之间形成一些间隙，从而导致涡轮部件与邻近部件之间连接不充分，并且使得难以进行涡轮增压器中适用的部件的设计。因此，期望涡轮部件与那些由奥氏体耐热材料制备的邻近部件具有相似的热膨胀系数。专利文献I JP-B2 No. 3784003(专利)
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种烧结合金，其具有优异的耐热性、耐腐蚀性、耐磨性和可加工性，并且具有与奥氏体耐热材料相似的热膨胀系数，从而使得容易进行部件设计。本专利技术的另一目的是提供制备该烧结合金的方法。为了解决上述问题，依据本专利技术的烧结合金的第一要点为该烧结合金由两种相组成，一相为其中含有较大的分散的碳化物并且具有耐热性和耐腐蚀性的A相，另一相为其中含有较小的分散的碳化物并且有耐热性和耐腐蚀性的B相；并且该烧结合金具有这样的金属结构A相随机分散在B相内。与含有均匀分散的较大碳化物的烧结合金相比，含有较小的分散的碳化物的B相提高了分散在其中的碳化物的一致性，使得其耐磨性提高并减少了对配合部件的攻击从而防止了配合部件的磨损。此外，由于所述碳化物的尺寸小，减少了碳化物对切削工具刀刃的攻击从而有助于可加工性的提高。然而，如果烧结合金只包含B相，在烧结合金中可能会产生塑性流动。因此，在本专利技术中，通过在B相中随机分散含有较大的分散的碳化物的A相防止了 B相的塑性流动，从而有助于烧结合金的耐磨性。由于本专利技术的烧结合金如上所述构成，因此所述烧结合金能够在增强耐磨性和增强可加工性之间找到平衡。本专利技术的烧结合金的第二要点为A相和B相中含镍，因此A相和B相两者都具有 各自的奥氏体结构。以这种方式，如果烧结合金的基体材料中完全呈现奥氏体结构，则在高温下所述烧结合金的耐热性和耐腐蚀性能够提高，同时所述烧结合金能够具有与邻近的那些奥氏体耐热材料相似的热膨胀系数。依据本专利技术的所述烧结合金的制备方法的第一要点为使用铁合金粉末A和铁合金粉末B以获得具有A相和B相的所述烧结合金，其中铁合金粉末A含有通过预先添加碳而析出的碳化物，铁合金粉末B不含通过预先添加碳而析出的碳化物，所述A相含有分散的较大的碳化物，所述B相含有分散的较小的碳化物，并且所述烧结合金具有A相随机分散在B相内的金属结构。本专利技术的制备方法的第二要点为在铁合金粉末A和铁合金粉末B中含有镍，并且向铁合金粉末A和铁合金粉末B中添加镍粉末，从而使得A相和B相呈现奥氏体结构。具体来讲，本专利技术的烧结合金的特征在于以质量百分比计，基本上由Cr :11.75-39. 98，N1:5. 58-24. 98，S1:0. 16-2. 54，P :0. 1-1. 5，C :0. 58-3. 62 以及余量的 Fe 和不可避免的杂质组成，并且A相随机分散在B相之中，所述A相含有平均粒径为10-50 u m的析出的金属碳化物，所述B相含有平均粒径为10 y m以下的析出的金属碳化物，并且A相中析出的金属碳化物的平均粒径DA大于B相中析出的金属碳化物的平均粒径DB (即DA >DB)。在本专利技术的烧结合金的一个方面，A相的最大直径为500 iim以下，并且A相所占据的面积相对于烧结合金全部基体材料为20-80%的范围内，且烧结合金还包含5%的以下的选自Mo、V、W、Nb和Ti中的至少一种。依据本专利技术的烧结合金的制备方法的特征在于包括以下步骤制备以质量百分比计由Cr :25-45, N1:5_15，S1:1. 0-3. 0，C :0. 5-4. 0以及余量的Fe和不可避免的杂质组成的铁合金粉末A ;制备以质量百分比计由Cr : 12-25，N1:5-115以及余量的Fe和不可避免的杂质组成的铁合金粉末B ;制备以质量百分比计由P :10-30以及余量的Fe和不可避免的杂质组成的铁磷粉末、以及镍粉末和石墨粉末；通过混合铁合金粉末A和铁合金粉末B使得铁合金粉末A相对于铁合金粉末A和铁合金粉末B的总和的比例为20-80质量％的范围内，并添加1. 0-5. 0质量％范围内的铁磷粉末、1-12质量％范围内的镍粉末以及0. 5-2. 5质量％范围内的石墨粉末来配制原料粉末；向原料粉末施压以获得成型压块；以及烧结该成型压块。在本专利技术的制备方法的一个优选实施方式中，铁合金粉末A和铁合金粉末B的最大粒径分别在300 Pm以下(其对应于通过50目筛的粉末直径)的范围内，镍粉末的最大粒径在43 以下(其对应于通过325目筛的粉末直径)的范围内。在另一个优选实施方式中，相对于上述铁合金粉末A和铁合金粉末B,铁合金粉末A和铁合金粉末B中的至少一者包含1-5质量％的选自Mo、V、W、Nb和Ti中的至少一种，且优选的烧结温度在1000-1200°C的范围内。本专利技术的烧结合金适用于涡轮增压器的涡轮部件，其具有含平均粒径为10-50的析出的金属碳化物的A相和含平均粒径为IOym以下的析出的金属碳化物的B相，以致显示A相随机分散在B相中的金属结构，由此具备高温下的优异的耐热性、耐腐蚀性和耐磨性以及可加工性。此外，由于本专利技术的烧结合金具有奥氏体基体材料，该烧结合金具有与奥氏体耐热材料相似的热膨胀系数，由此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结合金，其以质量百分比计主要由Cr：11.75?39.98、Ni：5.58?24.98、Si：0.16?2.54、P：0.1?1.5、C：0.58?3.62以及余量的Fe和不可避免的杂质组成；含有平均粒径为10?50μm的析出的金属碳化物的A相；和含有平均粒径为10μm以下的析出的金属碳化物的B相；其中A相随机分散在B相中，并且A相中析出的金属碳化物的平均粒径DA大于B相中析出的金属碳化物的平均粒径DB。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：深江大辅，河田英昭，
申请(专利权)人：日立粉末冶金株式会社，
类型：发明
国别省市：