天纳克创新型材料可减少对钴的依赖

2020 35日,中国上海 … 天纳克公司(NYSETEN)动力总成业务部宣布已研发出具有高耐磨性、且含钴量低的创新型材料,新材料旨在帮助发动机制造商应对钴的供应紧张和价格波动等挑战。目前一些高温应用依赖于钴在高温下的良好耐磨性,比如重型涡轮增压器废气门衬套、废气再循环阀和高性能发动机的气门座圈,将受益于这种新材料的应用。利用新的烧结钢配方的多项试验表明,天纳克烧结材料中的钴含量可大大降低,而且不会影响产品性能。

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天纳克新型耐磨烧结材料可减少对钴的依赖

天纳克动力总成全球工程副总裁 Gian Maria Olivetti 表示:“潜在的材料短缺和钴矿开采的争议以及极端价格波动都意味着我们必须减少对钴的依赖。在缺少外部润滑的气门座圈和受大温度范围影响的其他部件中,虽然钴仍然是最有效的耐磨损材料,但是凭借长期粉末冶金开发及应用经验,我们研发出一种低钴烧结配方,使新烧结材料能够提供与当前最佳材料类似的磨损性能。

“废气再循环阀、涡轮增压器废气门或废气阀的衬套的应用温度范围为 0°C 1000°C,极广的温度变化区间提高了对耐磨性的要求。”天纳克动力总成涡轮增压器部件产品经理 Jens Wellmann 解释道, “尤其是在最高为 400°C  的低温范围中,高钴材料的性能优于典型的无钴材料。我们在研究过程中必须解答两个问题,一是高钴材料具有低磨损率的原因,二是实现该效果所需的钴含量。”

铁基无钴烧结材料 FM-8100和钴基(按重量计算含 54% Co)烧结材料 FM-T95A这两种已验证的烧结材料是天纳克研究的基础,后者可与用于摩擦学应用的铸造材料相媲美。基于这两种极端材料,天纳克共评估了五种具有不同钴含量的材料在不同温度下的磨损性能。磨损样本的研究表明,与无钴材料相比,含钴的天纳克烧结材料在低温下形成了一层耐磨摩擦层,而这个稳定摩擦层的形成,正是高钴材料具有低磨损率的原因。

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天纳克烧结钢材料 FM-T88A 的微观结构

根据样本对比,研究结果表明含 17% 35% 的材料具有相同效果,实现低磨损率效果所需的钴含量问题也迎刃而解。基于这些研究结果,天纳克开发了新材料 FM-T88A,这是一种含有 17% 钴的烧结钢,能够满足包括金属粉末的可制造性,混合、烧结过程、机械加工性以及质量保证在内的生产和质量要求。

为验证初始测试的结果,天纳克动力总成与一家全球主要汽车制造商合作开展试验,在试验台上模拟了涡轮增压器废气门衬套在最高 800°C 温度下的安装和负荷,比较了 FM-T88A 与量产材料的耐磨性。

“结果表明,与无钴材料相比,FM-T88A 的磨损深度在 200°C  时明显降低,与高钴材料的耐磨性相当。”Wellmann 表示, “在其他温度下,新材料的性能也与高钴材料非常相似。”

“现如今,全球 50% 的钴矿用于制造电动汽车动力总成的电池,钴需求正逐年增长。”Olivetti 总结道, “通过最大程度地降低耐磨高温烧结材料中的钴含量,我们能帮助客户免受钴产量限制和钴价波动的影响,同时提供耐用的产品。”

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