專利名稱：一種高壓渦輪工作葉片抗氧化腐蝕涂層修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及葉片修復(fù)技術(shù)，具體涉及一種高壓渦輪工作葉片抗氧化腐蝕涂層修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
高溫渦輪工作葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，服役環(huán)境惡劣，長期處于高溫燃?xì)?br> 沖擊和侵蝕之下。目前，葉片表面無一例外地涂覆高溫抗氧化腐蝕涂層以改善葉片抗高溫氧化和熱腐蝕能力，使合金基體承受更高的溫度，提高渦輪前進(jìn)口溫度，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能和壽命。其中常用的涂層為MCrAH。高壓渦輪工作葉片表面MCrAH涂層在發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境條件下服役一定周期后，由于涂層的退化和失效，需要對(duì)原有MCrAH涂層進(jìn)行修理。采用真空電弧鍍制備的MCrAH涂層進(jìn)行修理時(shí)，涂層內(nèi)Al含量有限，約為10被％，服役一定周期后仍需進(jìn)行修理，無法滿足長壽命使用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高壓渦輪工作葉片抗氧化腐蝕涂層修復(fù)方法，不僅顯著提高了高壓渦輪工作葉片的抗氧化抗腐蝕性能，而且在隨后的服役過程中無需進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)后的涂層為全壽命涂層。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按以下工藝步驟進(jìn)行(I)原有涂層的去除采用濕吹砂處理方法對(duì)葉片進(jìn)行處理，濕吹砂采用白剛玉砂，其粒度為140 325目，風(fēng)壓O. 2 O. 4MPa,水壓> 2kg/cm2，吹砂距離120 380mm,去除葉片原有的涂層；(2)前處理工藝然后將去除原有涂層的葉片進(jìn)行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進(jìn)行干燥和外觀檢查,稱重；(3)采用真空電弧鍍方法對(duì)前處理后的葉片進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍首先對(duì)葉片進(jìn)行離子清理以除去葉片表面污物，提高涂層與基體間的結(jié)合強(qiáng)度。具體的工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)< 5. 32X IO^2Pa,電弧電流450 650A,電壓250V,電弧鍍時(shí)間2 6min ;然后進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍，具體工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)< 5. 32X 10 ,電弧電流450 600A，電壓30 50V，電弧鍍時(shí)間35 45min ；(4)對(duì)涂鍍后的葉片進(jìn)行稱量，并進(jìn)行外觀檢查；(5)對(duì)涂鍍后的葉片進(jìn)行真空熱處理首先將真空加熱爐預(yù)熱到200°C，真空度設(shè)置為< O. 2Pa，然后在2 4h內(nèi)將真空加熱爐溫度升至850 890°C，并保溫30 35h，得到沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層；(6)對(duì)真空熱處理后的葉片進(jìn)行涂層濕吹砂處理后，得到最終產(chǎn)品。所述的高壓渦輪工作葉片為定向凝固高溫合金DZ125，原有涂層為MCrAH。所述的步驟(5)中沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層厚度為20 40 μ m。所述的步驟(6)中的涂層濕吹砂處理采用白剛玉砂，其粒度為120 270目，風(fēng)壓O. 12 O. 4MPa,水壓> 2kg/cm2，吹砂距離100 300mm,吹砂時(shí)間30 150s。與現(xiàn)用技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)及其有益效果是I.在真空條件下對(duì)沉積涂層的定向凝固高溫合金葉片進(jìn)行真空熱處理。優(yōu)選真空熱處理熱擴(kuò)散溫度、真空度、保溫時(shí)間、升降溫速度等工藝參數(shù)需要充分考慮熱處理對(duì)定向凝固鎳基合金組織和性能的影響，因此需要結(jié)合定向凝固合金的最佳熱處理制度指定涂層的真空熱擴(kuò)散工藝。通過上述參數(shù)優(yōu)選得到具有符合涂層技術(shù)要求的高溫抗腐蝕能力和高結(jié)合強(qiáng)度的AlSiY涂層，同時(shí)避免定向凝固合金在涂層擴(kuò)散處理過程中發(fā)生再結(jié)晶。2.在熱擴(kuò)散處理前涂層成分基本相同，其中Si的含量為3%左右，Y的含量在I
I.9%范圍內(nèi)。熱擴(kuò)散后的AlSiY涂層主要為β-NiAl相。對(duì)AlSiY涂層試樣進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，沒有明顯的涂層剝落現(xiàn)象，說明AlSiY涂層和其它滲鋁擴(kuò)散涂層一樣，結(jié)合強(qiáng)度非常高，在工作狀態(tài)下葉片合金經(jīng)受彎曲變形和熱沖擊時(shí)不容易發(fā)生涂層剝落。3.本發(fā)明方法已經(jīng)成功應(yīng)用于某機(jī)高壓渦輪工作葉片表面抗氧化腐蝕涂層的修復(fù)，該涂層使用壽命長，生產(chǎn)效率高且生產(chǎn)升本低。按每臺(tái)份72片高壓渦輪工作葉片，每片修復(fù)的葉片較新葉片節(jié)約成本5000元計(jì)算,每臺(tái)份高壓潤輪工作葉片大修的生產(chǎn)制造成本降低36萬元；4.本發(fā)明可以推廣應(yīng)用于其他類型航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪工作葉片抗氧化，抗腐蝕涂層的修復(fù)，會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。


圖I為本發(fā)明AlSiY涂層對(duì)DZ125定向凝固高溫合金在1100°C條件下的等溫氧化動(dòng)力學(xué)的影響示意圖；圖2為未涂鍍AlSiY涂層的DZ125定向凝固高溫合金在燃?xì)鉄岣g100小時(shí)后的截面形貌；圖3為涂鍍AlSiY涂層的DZ125定向凝固高溫合金在未采用濕吹砂工藝處理?xiàng)l件下在燃?xì)鉄岣g100小時(shí)后的截面形貌；圖4為涂鍍AlSiY涂層的DZ125定向凝固高溫合金在采用濕吹砂工藝處理?xiàng)l件下在燃?xì)鉄岣g100小時(shí)后的截面形貌。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述的實(shí)施例下述實(shí)施例采用的設(shè)備型號(hào)為濕吹砂工藝使用北京長空噴砂設(shè)備有限公司的SS-3型液體吹砂機(jī)；AlSiY涂層涂鍍工藝采用俄羅斯產(chǎn)的ΜΑΠ型空心真空電弧鍍?cè)O(shè)備；所用燃?xì)鉄岣g實(shí)驗(yàn)裝置為北京航空航天大學(xué)研制的型號(hào)為BUAA-TBC2008的設(shè)備;拉伸試驗(yàn)使用AG-250KNE型島津電子拉力試驗(yàn)機(jī)；彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)則為英國產(chǎn)E型懸臂式旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)。
實(shí)施例I :(I)原有涂層的去除高壓渦輪工作葉片合金為DZ125，原有涂層為MCrAlY，采用濕吹砂處理方法對(duì)葉片進(jìn)行處理，濕吹砂采用白剛玉砂，其粒度為140目，風(fēng)壓0.2MPa，水壓為2. lkg/cm2,吹砂距離120mm,去除葉片原有的涂層；(2)前處理工藝然后將去除原有涂層的葉片進(jìn)行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進(jìn)行干燥和外觀檢查,稱重；(3)采用真空電弧鍍?cè)O(shè)備對(duì)前處理后的葉片進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍首先對(duì)葉片進(jìn)行離子清理，具體的工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)為5. 31 X10_2Pa，電弧電流450A，電壓250V，電弧鍍時(shí)間2min ;然后進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍，具體工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)為5. 31 X 10 ,電弧電流450A，電壓30V，電弧鍍時(shí)間35min ；(4)對(duì)涂鍍后的葉片進(jìn)行稱量，并進(jìn)行外觀檢查；(5)對(duì)涂鍍后的葉片進(jìn)行真空熱處理首先將真空加熱爐預(yù)熱到200°C，真空度設(shè)置為O. 19Pa，然后在2h內(nèi)將真空加熱爐溫度升至850°C，并保溫30h，得到沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層，其厚度為20ym；(6)對(duì)真空熱處理后的葉片進(jìn)行涂層濕吹砂處理，采用白剛玉砂，其粒度為120目，風(fēng)壓O. 12MPa，水壓為2. lkg/cm2，吹砂距離100mm，吹砂時(shí)間30s后，得到最終產(chǎn)品。對(duì)得到的最終產(chǎn)品進(jìn)行燃?xì)飧g試驗(yàn)，按HB7740-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，條件為表I所示，表I燃?xì)鉄岣g試驗(yàn)條件
權(quán)利要求
1.一種高壓渦輪工作葉片抗氧化腐蝕涂層修復(fù)方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行 (1)原有涂層的去除采用濕吹砂處理方法對(duì)葉片進(jìn)行處理，濕吹砂采用白剛玉砂，其粒度為140 325目，風(fēng)壓O. 2 O. 4MPa,水壓> 2kg/cm2，吹砂距離120 380mm，去除葉片原有的涂層； (2)前處理工藝然后將去除原有涂層的葉片進(jìn)行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進(jìn)行干燥和外觀檢查,稱重； (3)采用真空電弧鍍方法對(duì)前處理后的葉片進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍首先對(duì)葉片進(jìn)行離子清理，具體的工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)< 5. 32X10—2 Pa，電弧電流450 650 A，電壓250V，電弧鍍時(shí)間2 6min ;然后進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍，具體工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)< 5. 32X10_2 Pa，電弧電流450 600A，電壓30 50V，電弧鍍時(shí)間35 45min ； (4)對(duì)涂鍍后的葉片進(jìn)行稱量，并進(jìn)行外觀檢查； (5)對(duì)涂鍍后的葉片進(jìn)行真空熱處理首先將真空加熱爐預(yù)熱到200°C，真空度設(shè)置為< O. 2 Pa，然后在2 4h內(nèi)將真空加熱爐溫度升至850 890°C，并保溫30 35h，得到沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層； (6)對(duì)真空熱處理后的葉片進(jìn)行涂層濕吹砂處理后，得到最終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高壓渦輪工作葉片抗氧化腐蝕涂層修復(fù)方法，其特征在于所述的高壓渦輪工作葉片合金為定向凝固高溫合金DZ125，原有涂層為MCrAH。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高壓渦輪工作葉片抗氧化腐蝕涂層修復(fù)方法，其特征在于所述的步驟(5)中沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層厚度為20 40mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高壓渦輪工作葉片抗氧化腐蝕涂層修復(fù)方法，其特征在于所述的步驟(6)中的涂層濕吹砂處理采用白剛玉砂，其粒度為120 270目，風(fēng)壓O. 12 ,O.4MPa,水壓> 2kg/cm2,吹砂距離100 300mm,吹砂時(shí)間30 150s。
全文摘要
本發(fā)明涉及葉片修復(fù)技術(shù)，具體涉及一種高壓渦輪工作葉片抗氧化腐蝕涂層修復(fù)方法。首先采用濕吹砂處理方法對(duì)葉片進(jìn)行處理，然后將去除原有涂層的葉片進(jìn)行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進(jìn)行干燥和外觀檢查，稱重；然后采用真空電弧鍍方法對(duì)前處理后的葉片進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍，對(duì)涂鍍后的葉片進(jìn)行真空熱處理，最后對(duì)真空熱處理后的葉片進(jìn)行涂層濕吹砂處理后，得到最終產(chǎn)品。本發(fā)明不僅顯著提高了高壓渦輪工作葉片的抗氧化抗腐蝕性能，而且在隨后的服役過程中無需進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)后的涂層為全壽命涂層。
文檔編號(hào)C23C14/32GK102817000SQ20121027201
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者程玉賢, 王璐, 王輝, 劉禮祥, 王博 申請(qǐng)人:沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司