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1. 研究目的与意义（文献综述）
汽车涡轮增压器是提高发动机效率，降低能耗，减少废气的重要手段[1-2]。自颁布发动机废气新法规后，涡轮增压器的应用范围更加广泛，更多科研单位加入到研究行列[3-4]。汽车发动机所使用的涡轮增压器主要分为两部分，即涡轮和涡壳。由于涡轮增压器长期处于高温工作环境，且涡壳的外观形状复杂，对内表面精度和尺寸要求高，使得涡壳材料也需要同时具备以下特性[5-6]：（1）稳定的显微组织；（2）良好的铸造工艺性能；（3）良好的抗氧化性；（4）较高的高温强度及较小的热膨胀系数。
目前，国内外科学家研究的涡壳材料主要为灰铸铁、硅钼球墨铸铁、奥氏体耐热球铁和奥氏体耐热不锈钢[7]等。其中，灰铸铁虽铸造性能优良，但机械性能很低，且耐热温度低，无法适应现代汽车行业；硅钼球墨铸铁有较好的机械性能、高温抗氧化性能和铸造性能，但只适用于热负荷较低的汽油发动机，也不适用于大部分现代汽车，相比之下，奥氏体耐热球墨铸铁通过元素合金化，将基体组织转变成奥氏体，具有较高的高温抗氧化性能。普通奥氏体耐热球铁已达到生产汽油发动机涡壳的工业要求，而向其中球铁中加入镍元素得到的高镍奥氏体球铁有极好的抗热冲击性、抗热蠕变性和耐蚀性，能够满足925℃以下的高温使用[8]，已成为涡轮稳压器壳体材质的发展方向[7]，国内外研究人员对此做出了研究。黄志光[9]等人研究了ni25奥氏体球铁在900℃下工作的性能，指出了提高高镍球铁高温性能的途径，（1）通过提高含镍量，将含镍量提高到35%，利用镍的固溶强化作用；（2）通过加入适量的钼、铬以及微量铌和硼形成碳化物，通过热处理转变碳化物形态，得到弥散分布的二次碳化物，利用第二相强化提高高温强度。张承甫[10]等人研究了高镍奥氏体球铁性能，得出在高镍奥氏体球铁中加入钼、铬后，可在晶界处形成高硬度鱼骨状、条状的碳化物，阻碍裂纹产生，提高球铁高温抗塑性变形、蠕变的能力。金永锡[11]等人对高镍奥氏体球铁涡壳材质和工艺进行了研究，指出要获得符合标准的高镍球铁金相组织及性能，首先要进行正确的成分设计，使用不含稀土的球化剂和孕育剂，合理设计浇口冒口，消除缩孔缩松缺陷。
由于涡壳铸件的铸造工艺也是影响涡壳铸件质量的关键技术，国内外研究人员也对此进行了许多研究。孟东波等人[12]利用procast软件对涡壳的充型和凝固过程做出了模拟分析，预测了易产生收缩缺陷的部位为几何热节处和流道法兰根部。尚润琪等人[13]利用procast软件模拟了采用顶注三点式浇注工艺铸造k418材质涡壳，指出了最佳浇注温度、型壳初始温度、浇注速度和时间等重要数据。秦柳松等人[14]分析了涡壳的垂直分型覆膜砂工艺，指出在冒口上使用过滤片可解决涡壳砂眼和气孔等问题。亦有国内外研究人员[15-18]采用3d打印技术，利用激光选取烧结工艺、procast软件模拟浇铸型温度正交试验，先后解决了涡壳铸件缩孔缩松问题。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
1．文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；
2．开发含铌高镍耐热球铁材质，进行组织与力学性能分析，满足某型号涡壳铸件的材质要求；
3. 研究计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、软件、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4－7周：按照研究方案，完成生产的含铌高镍球铁涡壳铸件的材质开发，并进行组织和力学性能分析。
第8－11周：设计壳型铸造工艺，完成凝固模拟软件对涡壳铸件的模拟分析，确定铸造工艺，并试生产验证。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 王彬，徐世利，赵嵩．汽油机增压技术[j]．汽车技术，2002(6)：5-7．
[2] 陆梅．废气涡轮增压器工作特性及高原适应性分析[j]．公路与运输，2004(3)：1-4．
[3] 吴殿杰．国外汽车涡轮增压器生产现状及发展趋势[j]．汽车研究与开发，1997(2)：7-12．
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