謝小虎 徐韜 吉秋菊

摘 要：本文主要就汽車增壓器渦輪殼體材料展開(kāi)了介紹，而后對(duì)其優(yōu)點(diǎn)以及性能進(jìn)行了分析，接著指出了奧氏體耐熱球墨鑄鐵增壓器渦輪殼體材料存在的主要問(wèn)題，最后就汽車行業(yè)增壓器渦輪殼體材料未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了詳述，具體如下所示。

關(guān)鍵詞：增壓器；殼體材料；球墨鑄鐵；奧氏體耐熱球墨鑄鐵

1.有關(guān)增壓器殼體材料

眾所周知，近年來(lái)，汽車行業(yè)發(fā)展愈發(fā)迅速，要知道，汽車工業(yè)的發(fā)展對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著巨大的促進(jìn)作用，并且它的每一次技術(shù)提升，都會(huì)給社會(huì)帶來(lái)巨大收益。不過(guò)，不能忽視的是，在整個(gè)汽車行業(yè)發(fā)展中，也面臨很多問(wèn)題，其中最主要的就是如何降低能量耗費(fèi)，減少環(huán)境污染。學(xué)會(huì)不斷的對(duì)汽車發(fā)電機(jī)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提高效率，減少?gòu)U氣排放，是汽車增壓器渦輪殼材料研究的主要發(fā)展方向，而增壓器的使用，恰好是一種很好的手段，且就它自身而言，它還具有很多特點(diǎn)，比如可以降低燃油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)更好的進(jìn)行工作，可以對(duì)發(fā)電機(jī)的單位質(zhì)量進(jìn)行減少，可以解決發(fā)電機(jī)相關(guān)功率問(wèn)題等等。

現(xiàn)如今，很多個(gè)國(guó)家都開(kāi)始進(jìn)行了高性能汽車增壓器的研究開(kāi)發(fā)，某種程度上可以說(shuō)，渦輪增壓器已經(jīng)得到了廣泛的使用。當(dāng)然，在這里我們必須強(qiáng)調(diào)一下的是，近年來(lái)，中國(guó)在汽車增壓器中的投入也是逐年提高，可以說(shuō)目前我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了大批的增壓器生產(chǎn)廠商，很多汽車廠，比如一汽，二汽等都已經(jīng)開(kāi)始了進(jìn)行渦輪增壓器裝備，這種需求正在逐年增加，不容忽視。渦輪增壓器可主要分為兩部分，分別是渦輪部分，渦殼部分。因?yàn)闇u輪需要在高溫下工作，需要有良好的高溫性能，所以，一般采用高溫合金進(jìn)行制造，而渦輪增壓器殼體形狀極其復(fù)雜，所以，一般需要非常好的鑄造性能，以及高溫性能的材料。

當(dāng)然，傳統(tǒng)的增壓器材料也需要有很多的特點(diǎn)，具體如下所示：

（1）比較良好的高溫抗氧化性能：因?yàn)樵鰤浩饕话阍诟邷丨h(huán)境下工作，所以，材料自身如若自帶比較良好的高溫抗氧化性能，會(huì)直接增加增壓器的壽命使用。一般在材料中，加入一些元素，比如Ni，Mo等，可以提高材料的高溫抗氧化性能。

（2）有較穩(wěn)定的顯微組織：一定要保證材料從室溫到工作溫度時(shí)，盡量不發(fā)生特別大的改變，因?yàn)?，如若一旦發(fā)生改變，就會(huì)引起產(chǎn)品體積變化，而后產(chǎn)生變形，最終會(huì)增壓器影響使用壽命。所以，通常情況下，一般選鐵素體作為最好的基體材料。

（3）比較小的熱膨脹系數(shù)：要知道比較小的熱膨脹系數(shù)有很多好處，它可以減少熱變形，減少熱應(yīng)力，相應(yīng)提高產(chǎn)品的壽命以及整體性能。

（4）很高的高溫強(qiáng)度：一定要滿足相關(guān)工藝質(zhì)量要求，保證產(chǎn)品達(dá)到可以使用的必要強(qiáng)度。

（5）比較良好的工藝性能：通常情況下，耐熱耐高溫的材料并不少，不過(guò)，由于考慮到增壓器渦輪自身形狀較為復(fù)雜，尺寸精度極其高，表面質(zhì)量要求很嚴(yán)，所以，作為增壓器渦輪殼材料也必須要有良好的工藝性能。

近些年，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷強(qiáng)化改進(jìn)，廢氣排放溫度也是愈發(fā)增高，所以，對(duì)增壓器殼體材料的高溫性能進(jìn)行更高的要求成了大勢(shì)所趨。一般情況下，使用的增壓殼體材料有很多種，具體如下所示：

1.1 常見(jiàn)灰鑄鐵

其實(shí)，鑄鐵自身鑄造工藝性能很高，有很多東西都是由鑄鐵材料進(jìn)行制造的，比如，常見(jiàn)的大多數(shù)渦殼，空壓機(jī)，水泵等。雖然灰鑄鐵的力學(xué)性能很低，但其鑄造成型性能很高，并且加入一些特定元素，比如Ni，si等可相應(yīng)提高其抗氧化性能，所以，通常鑄鐵一般用于負(fù)荷較低的增壓器殼體。

1.2 比如球墨鑄鐵

球墨鑄鐵有很多優(yōu)良的性能，比如良好的鑄造工藝性能，力學(xué)性能，抗氧化性能等等，當(dāng)然，必須要強(qiáng)調(diào)一下的是，其熱疲勞強(qiáng)度要比灰鑄鐵高很多，對(duì)于增壓器殼體制造而言，這是一種非常良好的材料，目前廣泛的應(yīng)用于汽車行業(yè)。球墨鑄鐵的基體組織是鐵素體，對(duì)珠光體含量要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使其保持≤5%，在材料使用過(guò)程中，盡可能的避免產(chǎn)生相變，對(duì)增壓器殼體產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行降低，可以保證使用壽命延長(zhǎng)。雖然，普通的球墨鑄鐵制造成本并不是很高，但是耐熱性能較好，所以一般適應(yīng)于一些比較簡(jiǎn)單的低負(fù)荷柴油發(fā)電機(jī)。

1.3 中硅鉬球墨鑄鐵

在球墨鑄鐵中加入一些合金元素，比如Si，Mo等，可相應(yīng)的對(duì)環(huán)球鑄鐵的高溫力學(xué)性能以及抗氧化性能進(jìn)行提高。要知道，雖然Si可以對(duì)相變溫度進(jìn)行提高，對(duì)鐵素體強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)，但如若過(guò)量，仍舊會(huì)帶來(lái)很多不良影響，比如使材料變脆，所以一般要對(duì)其含量進(jìn)行控制，通常保持在3.5%-4.5%左右最好。Mo也有很多優(yōu)良特性，比如對(duì)晶粒進(jìn)行細(xì)化，對(duì)材料強(qiáng)度進(jìn)行提高，對(duì)材料高溫抗氧化性能進(jìn)行加強(qiáng)等等，不過(guò)如若加入過(guò)多，同樣會(huì)使得材料變脆，所以將其含量控制在0.3%-0.7%很有必要。

1.4 奧氏體耐熱球墨鑄鐵

通常，汽油發(fā)電機(jī)的廢氣溫度一般為800-900℃，普通的中硅鉬球墨鑄鐵已經(jīng)很難適應(yīng)這個(gè)溫度，所以，研究新的耐高溫材料很有必要。隨著汽油發(fā)電機(jī)功率越來(lái)越大，環(huán)保部門(mén)對(duì)廢氣排放要求越來(lái)越嚴(yán)，汽車發(fā)電機(jī)增壓器數(shù)量不斷增大，開(kāi)發(fā)新材料顯得愈發(fā)刻不容緩。奧氏體耐熱球墨鑄鐵是一種很穩(wěn)定的奧氏體基體，主要通過(guò)合金化方式獲得，加入適量的Cr，可將材料的抗氧化性能進(jìn)行提高。

經(jīng)過(guò)查證，我們可以得知，就拿奧氏體耐熱球墨鑄鐵與中硅鉬球墨鑄鐵進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)奧氏體耐熱球墨鑄鐵高溫拉伸性能比中硅鉬球墨鑄鐵的高。必須要承認(rèn)的是，奧氏體耐熱球墨鑄鐵自身具有很多優(yōu)良的性能，比如良好的高溫組織穩(wěn)定性，鑄造成型性能，抗氧化性能等，這是一種非常良好的材料，可用來(lái)制造汽油發(fā)電機(jī)，特種車輛增壓器殼體。

2.有關(guān)增壓器材料存在的問(wèn)題以及相應(yīng)發(fā)展方向

對(duì)中硅鉬球墨鑄鐵而言，在柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器中可以得到使用，而奧氏體耐熱球墨鑄鐵可以在汽油機(jī)發(fā)電機(jī)增壓器中得到使用，不過(guò)，奧氏體耐熱球墨鑄鐵在進(jìn)行增壓器殼體制作時(shí)，還存在一部分問(wèn)題，具體如下所示：

（1）極其容易產(chǎn)生氣孔。在奧氏體耐熱球墨鑄鐵中有很多的Ni，通常經(jīng)由電解產(chǎn)生，電解的整個(gè)過(guò)程會(huì)使得Ni中含有很多的氫，一般高溫熔化過(guò)程中，常處于液態(tài)金屬中，而后在凝固的過(guò)程中才會(huì)析出，這會(huì)造成鑄鐵缺陷，影響較為嚴(yán)重。

（2）成本特別的高。在奧氏體耐熱球墨鑄鐵汽車增壓器渦輪殼體中有很高成分的Ni，所以使得原材料成本很高。

通過(guò)對(duì)汽車增壓器渦輪殼材料的相關(guān)分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)如今，研究開(kāi)發(fā)新的高溫抗氧化性能殼體材料很有必要，因?yàn)槠胀ǖ臍んw材料自身仍存在很多弊端，并且不能滿足現(xiàn)當(dāng)前汽車行業(yè)的整體發(fā)展需求。汽車行業(yè)的發(fā)展，能很大程度上促進(jìn)GDP提升，我們不能因?yàn)橐恍┩庠诘睦щy就去逃避問(wèn)題，必須正面應(yīng)對(duì)，找到更好更合適的渦輪增壓器殼體材料，促進(jìn)企業(yè)不斷進(jìn)步，加快相應(yīng)發(fā)展。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們可以得知，對(duì)發(fā)電機(jī)功率進(jìn)行提高，對(duì)廢氣中的CO，HC不斷進(jìn)行降低，這是當(dāng)前整個(gè)發(fā)電機(jī)發(fā)展的明確方向，所以，研發(fā)更加良好的增壓器殼體材料非常重要。本文通過(guò)對(duì)奧氏體耐熱球墨鑄鐵增壓器殼體材料的相關(guān)問(wèn)題介紹，僅希望得到業(yè)內(nèi)關(guān)注，并使得鑄造技術(shù)問(wèn)題得到解決，為汽車工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步盡一份微薄之力。

參考文獻(xiàn)：

[1]某發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器噪音控制及應(yīng)用[J]. 雷淋森，陸榮榮，周濤，李凱. 汽車實(shí)用技術(shù). 2018（24）.

[2]渦輪增壓器專利技術(shù)分析[J]. 趙敏，宋浩鵬，劉曉彬.科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2019（02）.

[3]淺析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器原理及故障[J]. 趙俊鑫，葛偉廷，齊洪波，汪記偉，楊萬(wàn)里，王瑞平. 汽車實(shí)用技術(shù). 2018（10）.