辉门创新重型发动机气门材料

　　近日，德国巴尔辛豪森…辉门控股(纳斯达克:FDML)旗下辉门动力总成已针对进气和排气气门研发出新型材料，以应对更高的负载、更大的晶间和氧化腐蚀风险以及持续下行的成本压力带来的挑战。即将在汉诺威国际商用车及零部件展(IAA)上亮相的新型材料是辉门独特“双轨”工艺的最新成果，是传统奥氏体钢的升级以及高镍“超合金”更低成本的替代材料。
　　在轻型车辆市场中，对高燃油经济性的追求推动着重型柴油机小型化和增压趋势的发展。如今，上一代16升发动机已经被12和13升发动机取代，而10或11升的发动机甚至能够产生500hp的功率。正因如此，气门面临着更高的高温强度需求，以承受220bar或更高的燃烧压力；与此同时，减排战略使得废气再循环(EGR)等级不断攀升，从而使气门面临更高的湿腐蚀风险。
　　辉门动力总成首席技术官GianMariaOlivetti表示：“对于要求极高的应用，传统作法是采用优质材料，例如辉门动力总成的ECMS-Ni80A，但该材料中镍的含量高于70%，这并不是一种经济的解决方案。现在，我们已经找到可更加有效利用镍等昂贵合金元素的新方法，那就是找到与ECMS-Ni80A高温强度相同，但合金含量更低的材料。”
　　该新型材料与其他材料最大的区别就是材料中所含镍(Ni)、铬(Cr)和锰(Mn)的百分比。ECMS-2512NbN就是其中一种改良合金，采用适用于高温进气和排气应用的标准铬锰奥氏体钢研发而成。辉门动力总成将合金中镍的含量由通常的3%提高到12%左右，同时对其他元素的组合进行微调，从而显著增强材料的高温强度与耐腐蚀性。
　　对于温度更高的应用，ECMS-Ni36高性能奥氏体钢在耐高温氧化方面相较于行业标准材料ECMS-3015D（铬含量为15%、镍含量为31%的奥氏体钢）具有更加优异的表现。此外，尽管材料的镍含量仅为36%，但其与超合金ECMS-Ni80A的抗拉强度不相上下，而ECMS-Ni80A中的镍含量已超过70%。
　　一项成功的新型气门材料研发和验证流程有时需要耗时十年，包括正确的合金元素选择、成分配比以及上述结果对晶粒组织的影响。为了证明该材料能够适应未来市场的挑战，辉门动力总成即将展开全面的内部验证。
　　“新型材料的特别之处在于其极高的合金元素含量，”辉门动力总成全球气门技术总监GuidoBayard表示，“为了预测发动机应用的可靠性和一致性，我们针对磨损、腐蚀和耐久性方面进行了各种台架和实验室测试，并在发动机台架上完成了一系列发动机应用试验。”
　　辉门已开始批量生产由ECMS-2512NbN和ECMS-3015D制成的气门，而ECMS-Ni36气门正处于产品进一步投产前的客户试验阶段。ECMS-2512NbN和ECMS-Ni36同样适用于10-16升级别的公路、越野以及休闲船舶应用；针对要求超过ECMS-Ni80A气门性能的重型车辆应用（例如某些船舶和CNG高输出发动机），辉门可提供散热性能增强的带有空心钻杆的气门。