[發(fā)明專利]一種高硬度耐高溫穩(wěn)定型汽輪機(jī)葉片

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110399621.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN103133054A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蔣建華
• 主分類號(hào): F01D5/28
• 分類號(hào): F01D5/28
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種不銹鋼葉片，尤其是一種汽輪機(jī)葉片。

背景技術(shù)

汽輪機(jī)換葉片(steel?for?turbin。blade)汽輪機(jī)中動(dòng)靜葉片用鋼的總稱。汽輪機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)中的動(dòng)葉片還要承受很高的離心力；處于濕燕汽區(qū)的葉片，特別是末級(jí)，要經(jīng)受電化學(xué)腐蝕及水滴沖蝕動(dòng)葉片還要承受很復(fù)雜的激振力。因此，葉片用鋼應(yīng)滿足以下要求：有足夠的室溫、高溫力學(xué)性能和抗姍變性能有高的抗振動(dòng)衰減能力；高的組織穩(wěn)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(yīng)用ICr13、ZCrz3等及以此為基含有Mo、W、Nb、B、Ni等強(qiáng)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(jī)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(guò)熱燕汽區(qū)工作的葉片，可用一些低合金鋼制作葉片以降低造價(jià)，如ZoerMo、ZsMnZv及15MnMoVCu等。在濕蒸汽區(qū)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(qiáng)度或強(qiáng)度的葉片用鋼材料。Icr13、2Cr13等可用于工作溫度簇45?！瓹葉片。溫度超過(guò)500℃，需在ICr13型的基礎(chǔ)上，加入多元合金元素Mo、W、Nb、B、Ni等強(qiáng)化的鋼。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服傳統(tǒng)高功率汽輪機(jī)葉片質(zhì)脆、易被腐蝕等缺點(diǎn)和弊端，本發(fā)明的目的在于提供一種高硬度、耐腐蝕的汽輪機(jī)葉片。

一種高硬度耐高溫穩(wěn)定型汽輪機(jī)葉片，其特征在于：由保護(hù)涂層、結(jié)構(gòu)體葉片和穿導(dǎo)熱單元組成，通過(guò)分層堆積制造原理，在一定程度上把三維生產(chǎn)任務(wù)簡(jiǎn)化成多個(gè)二維生產(chǎn)工序，在葉片的表面施以氧化鋁涂層，利用氧化鋁耐高溫的物理性質(zhì)抵抗汽輪機(jī)氣缸內(nèi)的高溫環(huán)境，以60％以上濃度的三氧化二鋁作為葉片涂層，以16％的無(wú)機(jī)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(qiáng)化元素，金屬鎢的作用在于利用其高硬度的物理特性強(qiáng)化材質(zhì)的硬度，金屬鉻的作用在于利用其不易被氧化、耐腐蝕穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)加強(qiáng)材質(zhì)的使用壽命，針對(duì)一些對(duì)葉片強(qiáng)度要求較高的汽輪機(jī)所專門設(shè)計(jì)，金屬鎢和鉻的結(jié)合一方面提高材質(zhì)強(qiáng)度、抗腐蝕性，一方面加強(qiáng)這兩點(diǎn)各自的強(qiáng)度系數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是，針對(duì)一些對(duì)葉片耐高溫要求較高的汽輪機(jī)所專門設(shè)計(jì)，氧化鋁涂層可以保證在至少3250K的溫度下不被蒸發(fā)，金屬鎢和鉻的結(jié)合一方面提高了材質(zhì)強(qiáng)度、抗腐蝕性，一方面又加強(qiáng)了這兩點(diǎn)各自的強(qiáng)度系數(shù)，適用于應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的汽輪機(jī)，以及相關(guān)有高強(qiáng)度和高耐熱要求的葉片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

針對(duì)一些對(duì)葉片強(qiáng)度要求較高的汽輪機(jī)所專門設(shè)計(jì)，在一些高功率的大型汽輪機(jī)的葉片消耗過(guò)程當(dāng)中，對(duì)葉片的抗腐蝕和抗打擊程度的考驗(yàn)，之所以葉片成為汽輪機(jī)主要的消耗部件的原因就在于傳統(tǒng)的汽輪機(jī)葉片的抗打擊和抗腐蝕強(qiáng)度不夠高，本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)的汽輪機(jī)葉片存在的種種缺點(diǎn)和弊端進(jìn)行了改進(jìn)，氧化鋁涂層堆積成型強(qiáng)化鋼汽輪機(jī)葉片，主要成分含有ICr13、ZCrz3等，其特征在于氧化鋁涂層強(qiáng)化鋼汽輪機(jī)葉片對(duì)于熔融狀態(tài)下易氧化的材質(zhì)采取真空浸漆堆積成型的加工工藝，通過(guò)分層堆積制造原理，在一定程度上把三維生產(chǎn)任務(wù)簡(jiǎn)化成多個(gè)二維生產(chǎn)工序，在葉片的表面施以氧化鋁涂層，利用氧化鋁耐高溫的物理性質(zhì)抵抗汽輪機(jī)氣缸內(nèi)的高溫環(huán)境，以60％以上濃度的三氧化二鋁作為葉片涂層，以16％的無(wú)機(jī)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(qiáng)化元素，金屬鎢的作用在于利用其高硬度的物理特性強(qiáng)化材質(zhì)的硬度，金屬鉻的作用在于利用其不易被氧化、耐腐蝕穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)加強(qiáng)材質(zhì)的使用壽命，針對(duì)一些對(duì)葉片強(qiáng)度要求較高的汽輪機(jī)所專門設(shè)計(jì)，金屬鎢和鉻的結(jié)合一方面可以提高材質(zhì)強(qiáng)度、抗腐蝕性，一方面又可以加強(qiáng)這兩點(diǎn)各自的強(qiáng)度系數(shù)。

通過(guò)分層堆積制造原理，在一定程度上把三維生產(chǎn)任務(wù)簡(jiǎn)化成多個(gè)二維生產(chǎn)工序，有利于以十分精確的物理模型復(fù)制成具有復(fù)雜的幾何形狀的構(gòu)件，在快速成型制造中，這種工藝用于快速和低成本制造樣件和原型，應(yīng)用這種工藝的前提條件是要有三維CAD數(shù)據(jù)，對(duì)于這種生產(chǎn)過(guò)程，如需要制造多個(gè)構(gòu)件，也可同時(shí)在一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中來(lái)進(jìn)行制造，這種構(gòu)件的堆積成型過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的。根據(jù)涂層材料的厚度和構(gòu)件大小的不同，該成型過(guò)程可延續(xù)幾小時(shí)到數(shù)天的時(shí)間。