0 (这两个值对应包含其中)之间的数值与铸模与旋转轴的以厘米为单位的距离和以毫米为单位的叶轮叶片壁厚、尤其是叶轮平均叶片壁厚的商之间的乘积。
[0021]还可以规定，加速时间段的长度如此选择，即该长度最大相当于0.ls/mm和20s/mm之间的数值与叶轮叶片壁厚的乘积。加速理论时间段的长度应该以秒为单位，并最大相当于0.1至20之间的数值与以毫米为单位的叶片壁厚之间的乘积。加速时间段的长度尤其优选地相当于铸模的填充时长。总之，加速时间段的长度应该至少相当于填充时长。
[0022]最后可以规定，铸模与旋转轴之间的距离如此选择，即该距离大于或等于100至5000之间的数值与叶轮的叶片壁厚的乘积。铸模与旋转轴之间的以厘米为单位的距离大于或等于10至500 (这两个值对应包含其中)之间的数值与以毫米为单位的叶轮叶片壁厚的乘积。
[0023]铸模在引入合金之前优选地被抽真空。相应地在铸模中存在相对于环境压力的负压。铸模中的绝对压力例如为最大lmbar、尤其为最大0.lmbar、尤其优选地为最大0.05mbar或最大0.0lmbar。通过抽真空来对抗叶轮的脆化现象，该脆化现象可能由于合金对于氧气具有高的亲和性而出现。
[0024]本发明还涉及一种用于排气涡轮增压器的叶轮的TiAl合金，该叶轮尤其根据上述方法制造，其中，TiAl合金除了钛之外还具有下列成分:
[0025]-具有43.7at.- % 至 47.5at.的份额的铝，
[0026]-具有1.9at.- %至8.7at.的份额的铌，
[0027]-具有0.3at.- %至0.6at.的份额的碳，
[0028]-具有最高2.0at.-%的份额的其它成分。
[0029]TiAl合金以及所述方法的优点已经表明。TiAl合金以及用于制造叶轮的方法可以根据上述实施方式进行改进，从而就此参考这些实施方式。所述合金当然也可以应用于上述方法。这也同样适用于下列描述的合金。
[0030]为了找出用于叶轮的最佳的合金组成成分，测试大量的合金。铝的最佳份额在43.7at.- %至47.5at.的范围中。在招含量低于44.8at.时，凝固路径经过beta相。铝含量至少为从44.8at.到小于47.3at.时导致低包晶的凝固路径，而在铝含量为47.3at.时产生包晶的凝固路径。铝含量高于47.3at.时，导致高包晶的凝固路径。位于43.7at.- %至47.5at.-% (这两个值对应包含其中)的根据本发明的铝含量范围内的合金一一该合金以低包晶的方式凝固一一在此与通过beta相方式凝固的合金相比显示出更好的蠕变特性。因此以低包晶方式凝固的合金是尤其优选的。铝含量尤其正好是45.8at.-% ο
[0031]纯示例性地给出下列组成成分:
[0032]-合金1:原子百分比含量为45at.的招、原子百分比含量为3.7at.的银、原子百分比含量为0.25at.~%的络和原子百分比含量为0.5at.~%的碳；
[0033]-合金2:原子百分比含量为45.8at.-%的招、原子百分比含量为3.9at.-%的银和原子百分比含量为0.3at.~%的碳；
[0034]-合金3:原子百分比含量为45.8at.-%的招、原子百分比含量为3.9at.-%的银和原子百分比含量为0.6at.~%的碳；
[0035]-合金4:原子百分比含量为47.0at.~%的招、原子百分比含量为8.7at.~%的银和原子百分比含量为0.3at.~%的碳；
[0036]所述合金的其余的成分表示为钛以及具有份额最高为2at.的其它成分、例如杂质。
[0037]铝的份额也可以另选地借助于铝的等价物规定。在二元的TiAl合金相图中，铝含量的上边界和下边界对应于在44.8at.和47.3at.的情况下的低包晶方式凝固。通过将铌和/或碳加入合金，这两个边界被移动并且可以借助于铝等价物相应地详细说明。铌使边界向更高的值移动，而碳使边界向更低的值移动。因此对应的元素含量与计算系数相乘并相应地被边界值加上或减去。用于铌的计算系数是0.3，而用于碳的计算系数是 ~4.2。
[0038]最小的铝含量Al-为44.8at.-%,最大的铝含量A1 _为47.3at.- %。对于设定的最小的1.9at.的铌含量及设定的最大的0.6at.-%的碳含量得到对应该铝等价物的下边界。由此得到对应该铝等价物的下边界为44.8at.-% +1.9at.-% 〃 0.3-0.6at.-%"4.2 = 42.85at.-%。而从8.7at.-%的最大铌含量及0.0at.-%的最小碳含量得到对应该招等价物的上边界，即 47.3at.-% +8.7at.-% 〃 0.3-0.0at.-% 〃 4.2 = 48.8at.-% οTiAl合金的特征另选地在于，该TiAl合金具有包含42.85at.至48.8at.的铝等价物的铝、铌和碳。另外可以包含具有最高2.0at.的份额的其它组成部分。
[0039]该合金尤其优选地仅由规定的组成部分构成；即不含有另外的组成部分及杂质。
【附图说明】
[0040]下面根据在附图中示出的实施例详细说明本发明，而不产生限制。在此示出唯一的附图
[0041]附图示意性示出用于由TiAl合金制造排气涡轮增压器的叶轮的铸造装置。
【具体实施方式】
[0042]附图示出装置1，尤其是离心铸造装置，其用于制造排气涡轮增压器的未详细示出的叶轮。装置1具有用于TiAl合金3的储存容器2以及铸模4。储存容器2和铸模4都布置在铸模支座6的腔室5中。铸模支座6紧固在臂部7上并借助于该臂部围绕旋转轴8可旋转地支承。在此，旋转例如沿箭头9的方向进行。平衡配重10优选地紧固在臂部7上相对于旋转轴8背向铸模支座6的一侧上。装置1另外具有可沿双向箭头11移动的加热线圈12。代替平衡配重10当然也可以设置另外的铸模支座，该铸模支座优选地设计为与铸模支座6相同。因此可以实现并行的铸造过程。
[0043]为了准备铸造过程，腔室5优选地尤其通过接口 13被抽真空，其中，存在于腔室5中的空气沿着箭头14被导出。铸模4也优选地被加热到400°C和900°C之间的限定温度。另外，包含在储存容器2中的合金3借助于尤其设计为高频线圈的加热线圈12加热至铸造温度。如果达到了铸造温度，则加热线圈12如此布置，即该加热线圈不再围绕储存容器2，尤其通过向下移动。然后使铸模支座6开始围绕旋转轴8旋转。在离心铸造期间，一旦合金达到其铸造温度时，铸模4进而围绕与该铸模间隔开的旋转轴8以限定的角加速度在限定的加速时间段内被加速到限定的转速。
[0044]取决于由于旋转产生的惯性力，熔化的合金3沿径向方向(相对于旋转轴8)向外部被挤压。就是说，熔化的合金沿箭头15的方向被挤压出储存容器2并被挤压进铸模4中。在此借助于铸造压力实现挤压进铸模4中，该铸造压力主要受到旋转轴8与铸模4之间的距离的影响以及受到铸模支座6的当前转速的影响。通过铸模4与旋转轴8间隔开的布置，可以借助于这种离心铸造或离心精铸实现非常高的铸造压力。这产生了特别优秀的铸造结果，也同样适用于TiAl合金的情况，该合金通过其它的铸造方法不能或仅以高的成本才能加工。这尤其适用于如下的TiAl合金，该合金具有至少1.9at.的份额的银。
[0045]借助于离心铸造可以制造出与压差铸造相比更小层片距离的形式的明显更精细的结构。这不受TiAl合金中的铝含量和铌含量的影响。与通过压差铸造的产品相比，结构的较高精细度使得由所述合金制造的叶轮具有更好的蠕变特性。特别地，通过离心铸造制造的叶轮比借助于压差铸造制造的叶轮具有高50K的使用温度。
[0046]附图标记列表:
[0047]1 装置
[0048]2储存容器
[0049]3 合金
[0050]4 铸模
[0051]5 腔室
[0052]6铸模支座
[0053]7 臂部
[0054]8旋转轴
[0055]9 箭头
[0056]10平衡配重
[0057]11双向箭头
[0058]12加热线圈
[0059]13 接口
[0060]14 箭头
[0061]15 箭头
【主权项】
1.一种用于由TiAl合金(3)制造排气涡轮增压器的叶轮的方法，其特征在于，合金(3)具有至少1.9at.-%的份额的铌，并且叶轮通过合金(3)的离心铸造而形成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将合金(3)引入到用于离心铸造的铸模(4)中之前把铸模(4)加热到400°C至900°C的温度。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将合金(3)以一铸造温度引入到铸模⑷中，该铸造温度相对于合金⑶的液相温度高40K至150K。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，一旦合金(3)达到铸造温度时，在围绕与铸模间隔开的旋转轴⑶的离心铸造期间，将铸模⑷以限定的角加速度在限定的加速时间段内加速到限定的转速。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，角加速度的大小在Is2至10s 2之间，尤其是在Is 2至1s 2之间或1s 2至10s 2之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，加速时间段具有在0.05s和2.0s之间的长度，尤其是从0.5s至2.0s的长度。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，转速的大小在100转/分钟和500转/分钟之间。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在铸模(4)、尤其是铸模(4)的几何重心与旋转轴(8)之间的距离在200mm和1500mm之间。9.一种用于排气涡轮增压器的叶轮的TiAl合金(3)，该叶轮尤其是根据前述权利要求中一项或多项所述的方法制造，该合金除了钛之外还具有下列成分: -具有43.7at.- %至47.5at.的份额的铝， -具有1.9at.- %至8.7at.的份额的铌， -具有0.3at.至0.6at.的份额的碳， -具有最高2.0at.-%的份额的其它成分。10.根据权利要求9所述的TiAl合金，其特征在于，合金(3)仅由所述成分构成。
【专利摘要】本发明涉及一种用于由TiAl合金(3)制造排气涡轮增压器的叶轮的方法。在此规定，合金(3)具有至少1.9at.-％的份额的铌，并且叶轮通过合金(3)的离心铸造而形成。本发明还涉及一种TiAl合金(3)。
【IPC分类】C22C14/00, B22D21/00, B22D13/06, B22D13/12
【公开号】CN105358272
【申请号】CN201480036766
【发明人】O·亨克尔, A·施蒂希, G·赫林, W·赫佩尔
【申请人】奥迪股份公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年5月28日
【公告号】DE102013018944A1, EP3013500A1, WO2014206521A1