[發明專利]一種快速成型防腐蝕強化鋼汽輪機葉片

無效

• 申請號: 201110399604.4
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN103133053A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 陸紅梅
• 申請（專利權）人: 陸紅梅
• 主分類號: F01D5/28
• 分類號: F01D5/28;C22C38/54;B32B33/00;B32B9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種不銹鋼葉片，尤其是一種汽輪機葉片。

背景技術

汽輪機換葉片(steel?for?turbin。blade)汽輪機中動靜葉片用鋼的總稱。汽輪機葉片受高溫高壓蒸汽的作用，工作中承受著較大的彎矩，高速運轉中的動葉片還要承受很高的離心力；處于濕燕汽區的葉片，特別是末級，要經受電化學腐蝕及水滴沖蝕動葉片還要承受很復雜的激振力。因此，葉片用鋼應滿足以下要求：有足夠的室溫、高溫力學性能和抗姍變性能有高的抗振動衰減能力；高的組織穩定性；良好的耐腐蝕和抗沖蝕能力；良好的工藝性能。

葉片材料應用ICr13、ZCrz3等及以此為基含有Mo、W、Nb、B、Ni等強化元素的12％一13％Cr鋼，有良好的抗振性能和抗腐蝕性能，成為汽輪機葉片的主要材料，但在某些工作溫度簇400℃和要求抗腐蝕性不高的過熱燕汽區工作的葉片，可用一些低合金鋼制作葉片以降低造價，如ZoerMo、ZsMnZv及15MnMoVCu等。在濕蒸汽區工作的葉片需用抗腐蝕性高的不銹鋼，并隨著使用溫度的提高及葉片尺寸的加大要使用有更高高溫強度或強度的葉片用鋼材料。Icr13、2Cr13等可用于工作溫度簇45。‘C葉片。溫度超過500℃，需在ICr13型的基礎上，加入多元合金元素Mo、W、Nb、B、Ni等強化的鋼。

發明內容

為了克服傳統高功率汽輪機葉片質脆、易被腐蝕等缺點和弊端，本發明的目的在于提供一種高硬度、耐腐蝕的汽輪機葉片。

一種快速成型防腐蝕強化鋼汽輪機葉片，其特征在于：快速成型防腐蝕強化鋼汽輪機葉片是針對于類似碳化硅這樣的高強度化合物給予激光汽化切割，由保護涂層、結構體葉片和穿導熱單元組成，在高功率密度激光束的加熱下，材料表面溫度升至沸點溫度的速度快足以避免熱傳導造成的融化，部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣流回吸收，采用真空浸漆的方式在葉片的表面施以碳化硅涂層，利用碳化硅超強的機械強度作為汽輪機葉片的耐磨涂層，以16％的無機高硬度屈服金屬鎢和35％的抗腐蝕金屬鉻為基，輔以5％Mo、2％W、3％Nb、2％B、2％Ni等強化元素，金屬鎢和鉻的結合一方面提高材質強度、抗腐蝕性，一方面又加強這兩點各自的強度系數。

本發明的有益效果是，針對一些對葉片耐高溫要求較高的汽輪機所專門設計，氧化鋁涂層可以保證在至少3250K的溫度下不被蒸發，金屬鎢和鉻的結合一方面提高了材質強度、抗腐蝕性，一方面又加強了這兩點各自的強度系數，適用于應用于各個領域的汽輪機，以及相關有高強度和高耐熱要求的葉片。

具體實施方式

下面結合實施案例對本發明進一步說明。

針對一些對葉片強度要求較高的汽輪機所專門設計，在一些高功率的大型汽輪機的葉片消耗過程當中，對葉片的抗腐蝕和抗打擊程度的考驗，之所以葉片成為汽輪機主要的消耗部件的原因就在于傳統的汽輪機葉片的抗打擊和抗腐蝕強度不夠高，本發明針對傳統的汽輪機葉片存在的種種缺點和弊端進行了改進，汽化切割碳化硅涂層強化鋼汽輪機葉片，主要成分含有ICr13、ZCrz3等，其特征在于汽化切割碳化硅涂層強化鋼汽輪機葉片是針對于類似碳化硅這樣的高強度化合物給予激光汽化切割，在高功率密度激光束的加熱下，材料表面溫度升至沸點溫度的速度快足以避免熱傳導造成的融化，部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣流回吸收，采用真空浸漆的方式在葉片的表面施以碳化硅涂層，利用碳化硅超強的機械強度作為汽輪機葉片的耐磨涂層，以16％的無機高硬度屈服金屬鎢和35％的抗腐蝕金屬鉻為基，輔以5％Mo、2％W、3％Nb、2％B、2％Ni等強化元素，金屬鎢的作用在于利用其高硬度的物理特性強化材質的硬度，金屬鉻的作用在于利用其不易被氧化、耐腐蝕穩定的化學性質加強材質的使用壽命，針對一些對葉片強度要求較高的汽輪機所專門設計，金屬鎢和鉻的結合一方面可以提高材質強度、抗腐蝕性，一方面又可以加強這兩點各自的強度系數。

激光切割成型非金屬材料時，10.6um波長的co2激光束很容易被非金屬材料吸收，導熱性不好和低的蒸發溫度又使吸收的光束幾乎整個輸入材料內部，并在光斑的照射處瞬間汽化，形成起始孔洞，進入切割過程的良性循環。

16％金屬鉻的作用在于加強材質的抗腐蝕性，鉻能顯著提高強度、硬度耐磨性，但同時降低塑性和韌性，鉻能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，鉻是一種多價金屬元素，原子序數24，通常制得的鉻，質硬且脆，抗腐蝕，只以化合狀態存在，在本發明中的鉻含量以在ICr13、ZCrz3等化合物中的鉻含量計算。

35％的金屬鎢的作用在于加強材質的屈服強度和硬度，金屬鎢的熔點3410±20℃，沸點5927℃，莫氏硬度7.5，扭力模量大于36000Mpa，金屬鎢和鉻的組合在于加強各自的物力強度，形成互補條件。