一種粉末注射成形車用增壓渦輪的熱處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種粉末注射成形車用增壓渦輪的熱處理方法，屬于粉末高溫合金制備及其熱處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法為將粉末注射成形的渦輪在經(jīng)脫脂、燒結(jié)和熱等靜壓致密化后，進行固溶處理和時效處理。通過上述熱處理使MIM418合金渦輪在使用前處于最佳的組織狀態(tài)：主要析出強化相顆粒γˊ完全納米化和鈍角化，碳化物顆粒彌散分布。極大改善MIM418合金渦輪的強韌性能及和抗疲勞性能；渦輪整體的成分、組織和性能達到均一化，利于最大限度地發(fā)揮MIM418合金渦輪的服役性能。
【專利說明】
-種粉末注射成形車用增壓滿輪的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種新型粉末注射成形車用增壓滿輪的熱處理方法，屬于粉末高溫合 金制備及其熱處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬粉末注射成形（Metal Powder Injection Molding/MIM or PIM)是批量化生 產(chǎn)精密復(fù)雜薄壁小型零件的先進成形技術(shù)，對于鑄造性能欠佳的高烙點或高合金化合金零 件成形具有明顯優(yōu)勢，通過粉末冶金手段可W大幅度細化晶粒、緩解成分偏析、減少縮孔疏 松缺陷，因此粉末注射成形在陶瓷、難烙合金、硬質(zhì)合金、不誘鋼、高溫合金等小型復(fù)雜零部 件的生產(chǎn)上具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003] 增壓滿輪是車用滿輪增壓器最關(guān)鍵的熱端部件，目前工業(yè)生產(chǎn)上主要采用烙模鑄 造工藝，隨著增壓滿輪小型化和高性能化的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)烙模鑄造高溫合金增壓滿輪由 于組織粗大和成分偏析的存在使其合金性能潛力難W充分發(fā)揮，因此采用粉末注射成形方 法制備中小尺寸規(guī)格增壓滿輪引起增壓器行業(yè)的重視，如圖1所示的粉末注射成型MIM418 合金滿輪（規(guī)格052 )，并成為近年來國內(nèi)外的研究開發(fā)熱點領(lǐng)域。
[0004] 由于粉末儀基高溫合金含有Ti、A1等易氧化元素，顆粒間熱燒結(jié)性能明顯弱化， 直接影響到高溫?zé)Y(jié)零件缺陷存在幾率和致密度，因此熱等靜壓是粉末注射成形滿輪的不 可或缺的工藝環(huán)節(jié)，通過熱等靜壓處理，注射成形增壓滿輪的孔桐和裂紋類缺陷得到極大 程度的彌合，滿輪成形件的致密度明顯提高直至接近理論密度。但高溫合金注射成形件經(jīng) 過高溫長時間熱燒結(jié)和熱等靜壓處理，滿輪內(nèi)部組織除了晶粒度長大傾向不明顯之外，其 微觀組織，如γ '相的形態(tài)和尺寸與鑄造狀態(tài)（圖2)的差別不大，特別是熱等壓處理相。 如圖2 (a)和圖2(b)所示，為注射成型與鑄造418合金滿輪的微觀組織對比，圖2(a):注射 成形+熱等靜壓，圖2化）：鑄造成形。
[0005] 當于一次高溫固溶處理，但目前的熱等靜壓設(shè)備降壓時間較長，爐內(nèi)零件難W實 現(xiàn)快速冷卻或者空冷，只能隨爐緩慢降溫，因此鑄造組織的部分特征仍然沒有徹底消除，尤 其是主要強化相γ '顆粒的尺寸形態(tài)與鑄造滿輪的非常相近。
[0006] 對于常規(guī)鑄造 Κ418合金滿輪而言，熱處理環(huán)節(jié)常常被省略，或者僅進行固溶處 理，其原因在于鑄造滿輪的成分偏析較為嚴重，加上組織粗大和各種大尺寸鑄造缺陷的存 在，因此熱處理的性能改善效果非常有限。所W在實際工廠中一般是鑄造后直接進入交貨 狀態(tài)，用戶在使用前也無需進行任何熱處理。但是粉末注射成形ΜΙΜ418合金滿輪由于成 分、組織均勻性大幅度提高，大尺寸的缺陷也明顯減少，所W熱處理效應(yīng)在實驗研究過程中 發(fā)揮得比較顯著，試驗發(fā)現(xiàn)經(jīng)過熱處理后的顯微組織與熱處理前的微觀組織對比變化顯 著，熱處理后ΜΙΜ418合金室溫拉伸性能也獲得大幅度提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種新型粉末注射成形車用增壓滿輪的最終熱處理工藝，針 對粉末注射成形高溫合金滿輪的工藝特點與組織特點，通過最終熱處理調(diào)整經(jīng)燒結(jié)和熱等 靜壓處理的粉末注射成形高溫合金增壓滿輪的組織狀態(tài)，W達到最大限度地改善粉末注射 成形車用增壓滿輪綜合力學(xué)性能的目的。
[0008] -種粉末注射成形車用增壓滿輪的熱處理方法，該熱處理工藝為將粉末注射成形 的滿輪在經(jīng)脫脂、燒結(jié)和熱等靜壓致密化后，進行"固溶+時效"處理，即先進行固溶處理， 然后進行時效處理。
[0009] 熱處理具體工藝參數(shù)為：固溶處理溫度為1200-1220°c，保溫時間為2-4小時，空 冷；時效處理溫度為750-780°C，保溫時間為12-24小時，爐冷或空冷。
[0010] 上述方法中，增壓滿輪的合金成分為碳含量（質(zhì)量）按中下限控制 (0. 08-0. 12w% )的標準K418合金成分，MIM418滿輪在經(jīng)燒結(jié)、熱等靜壓致密化后進行最 終熱處理。
[0011] 通過上述熱處理使MIM418合金滿輪在使用前處于比較理想的組織狀態(tài)，如圖 3(a)和圖3(b)所示，是MIM418合金滿輪熱處理前后的顯微組織對比，圖3(a):熱處理前， 圖3化）：熱處理后。主要析出強化相顆粒丫'完全納米化和純角化，碳化物顆粒彌散分布， 上述組織特征可W顯著改善MIM418合金滿輪的強初性能（見表1)。
[0012] 表化418/MIM418合金在不同熱加工工藝下的力學(xué)性能
[0013]

【附圖說明】
[0014] 圖1是粉末注射成型MIM418合金滿輪（規(guī)格〇52mm)。
[001引圖2(a)和圖2(b)是注射成型與鑄造418合金滿輪的微觀組織對比，圖2(a):注 射成形+熱等靜壓，圖2化）：鑄造成形。
[0016] 圖3 (a)和圖3化）是MIM418合金滿輪熱處理前后的顯微組織對比，圖3 (a):熱處 理前，圖3化）：熱處理后。
[0017] 圖4(a)至圖4(d)是MIM418合金滿輪熱處理過程中的組織變化，其中，圖4(a): 固溶熱處理之前，圖4(b):固溶處理（空冷）之后，圖4(c):固溶+時效處理之后，圖4(d): 圖4(c)基體組織局部放大。
【具體實施方式】
[0018] 本發(fā)明主要是MIM418合金滿輪的熱處理工藝，該滿輪合金成分為碳含量偏中下 限的標準K418合金成分，注射成形滿輪毛巧經(jīng)過脫脂、燒結(jié)、和熱等靜壓致密化后其致密 度可達99% W上。經(jīng)過熱等靜壓處理的MIM418合金滿輪首先進行固溶處理，固溶溫度為 1200-1220°C，保溫3小時后取出空冷，然后轉(zhuǎn)入750-780°C時效爐中進行12-20小時的時效 處理，時效結(jié)束后爐冷或取出后空冷均可。
[0019] 下面通過粉末注射成形制備規(guī)格〇52mm車用增壓滿輪，合金成分參照標準K418 合金成分，其中碳含量按中下限控制，W減小顆粒表面碳化物層厚度提高粉末燒結(jié)性能，注 射成形〇52mm/418合金車用增壓滿輪的整套工藝流程如下：氣霧化制粉一喂料混煉一注 射成形一脫脂一燒結(jié)一熱等靜壓與熱處理。其中熱處理工藝制度如下：
[0020] 熱處理工藝為：固溶+時效
[0021] 具體熱處理工藝參數(shù)為：固溶溫度1200-1220°C，保溫3小時，空冷；時效溫度 750-780°C，保溫時間16-20小時，爐冷或空冷。
[0022] 實施例1 :
[0023] 1)實施例1滿輪合金成分見表2。
[0024] 表2實施例1滿輪合金成分（W % )
[00 巧]
[002引。熱處理溫度制度：1210°C固溶，保溫3小時后空冷。
[0027] 3)空冷至室溫后轉(zhuǎn)移到750°C時效爐中保溫16小時，空冷。
[0028] 4)組織分析結(jié)果見圖4 (a)至圖4 (d)，是MIM418合金滿輪熱處理過程中的組織變 化，圖4(a):固溶熱處理之前，圖4化）：固溶處理（空冷）之后，圖4(c):固溶+時效處理之 后，圖4(d):圖4(c)基體組織局部放大。
[0029] 5)室溫拉伸性能見表3。
[0030] 表3實施例1滿輪合金在熱處理工藝前、后的力學(xué)性能
[0031]
[003引 實施例2 :
[0033] 1)實施例2滿輪合金成分見表4。
[0034] 表4實施例2滿輪合金成分（W % )
[0035]
[003引。熱處理溫度制度：1210°C固溶，保溫3小時后空冷。
[0037] 3)空冷至室溫后轉(zhuǎn)移到750°C時效爐中保溫16小時，爐冷。
[0038] 4)室溫拉伸性能見表5。
[0039] 表5實施例2滿輪合金在熱處理工藝前、后的力學(xué)性能
[0040]
[00川 實施例3:
[0042] DMIM418合金成分見表6。
[0043] 表6滿輪合金成分（W % )
[00441
[004引。熱處理溫度制度：1210°C固溶，保溫3小時后空冷。
[0046] 3)空冷至室溫后轉(zhuǎn)移到750°C時效爐中保溫16小時，空冷。
[0047] 4)室溫拉伸性能見表7。
[0048] 表7實施例3滿輪合金在熱處理工藝前、后的力學(xué)性能
[0049]
[0050] 通過本發(fā)明的熱處理工藝使MIM418合金滿輪在使用前處于最佳的組織狀態(tài)，見 圖2(a)至圖4(d):主要析出強化相顆粒丫'完全納米化和純角化，碳化物顆粒彌散分布。 極大改善MIM418合金滿輪的強初性能及和抗疲勞性能；滿輪整體的成分、組織和性能達到 均一化，利于最大限度地發(fā)揮MIM418合金滿輪的服役性能。
【主權(quán)項】
1. 一種粉末注射成形車用增壓渦輪的熱處理方法，其特征在于：將粉末注射成形的渦 輪在經(jīng)脫脂、燒結(jié)和熱等靜壓致密化后，進行固溶處理和時效處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末注射成形車用增壓渦輪的熱處理方法，其特征在于：所 述的固溶處理溫度為1200-1220°C，保溫時間為2-4小時，空冷；所述的時效處理溫度為 750-780°C，保溫時間為12-20小時，爐冷或空冷。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末注射成形車用增壓渦輪的熱處理方法，其特征在于：所 述的增壓渦輪的合金成分為碳含量按中下限控制的標準K418合金成分。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的粉末注射成形車用增壓渦輪的熱處理方法，其特征在于：所 述的增壓渦輪的合金成分中碳含量為〇. 08-0. 12w%。
【文檔編號】C21D9/32GK105983703SQ201510096327
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月4日
【發(fā)明人】楊福寶, 章林, 李丹, 景艷紅, 李大全, 朱強
【申請人】北京有色金屬研究總院