[發明專利]一種單晶葉片陶瓷型殼去除方法

無效

• 申請號: 201410591767.6
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104325120A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 王延輝;顧欣;劉建平;馮貞偉;龐運陽
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: B22D29/04
• 分類號: B22D29/04
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及采用熔模鑄造方法制造單晶無余量渦輪葉片技術領域，特別涉及一種單晶葉片陶瓷型殼去除方法。

背景技術

隨著航空發動機的發展，對熱端部件渦輪葉片的性能要求越來越高，因此渦輪葉片設計結構越來越復雜，工藝要求越來越高，具有復雜氣冷結構的無余量單晶葉片，已經成為新型發動機渦輪葉片的主流，發達國家已在航空發動機和民用發動機上普遍應用，國內由于起步較晚，技術基礎薄弱，存在的技術瓶頸較多，其中單晶葉片再結晶問題就是急需解決的技術難題，長期影響葉片制備合格率。

單晶葉片再結晶影響因素較多，其中單晶葉片陶瓷型殼的去除工藝，就是導致單晶葉片再結晶的主要因素之一。目前，國內單晶葉片制備用的陶瓷型殼是采用剛玉制備的鋁基型殼，鋁基型殼具有良好的高溫穩定性，主要特點是承溫高、高溫強度好、變形小、化學穩定性好。但目前制備的鋁基型殼，澆注葉片后殘余強度高，去除困難，特別是目前采用機械振動、水力、吹砂等物理脫殼工藝，不僅易損傷葉片，而且會使葉片產生較大的應力，對于單晶葉片會引起葉片再結晶，造成葉片批量報廢。

發明內容

針對上述問題本發明采用物理和化學結合的工藝方法，去除單晶葉片陶瓷型殼，降低葉片脫殼過程中產生的應力，降低葉片再結晶廢品率。

本發明一種單晶葉片陶瓷型殼去除方法，按照以下步驟進行：

(1)將帶殼的單晶葉片模組切割分解為單件；

(2)握住葉身，采用鋁錘敲擊冒口，使葉片葉身易脫殼的部位的陶瓷型殼脫落或開裂；

(3)將帶殼葉片豎直放入高壓釜中，并將預制的堿液倒入高壓釜中，送電加溫；高壓釜加熱溫度400℃～600℃；壓力0.5MPa～2MPa；脫殼時間：6h～24h；

(4)完成脫殼的葉片，放入沸騰的熱水中浸泡30min～2h取出；

(5)將葉片表面用刷子清理干凈，并進行中和處理；

(6)脫殼(脫芯)后的葉片完成熱處理后，再進行拋修和吹砂等工序。

所述的堿液按質量比為氫氧化鉀：水＝(30～60)：(40～70)；

本發明為了避免單晶葉片脫殼過程中產生大應力或應力集中引起葉片再結晶，實施采用物理和化學結合的方式去除陶瓷型殼，降低外力對葉片的作用效果，物理過程主要是破開陶瓷型殼，使腐蝕堿液更容易滲透，提高腐蝕效率。陶瓷型殼去除過程主要是在高溫、高壓的堿液中腐蝕去除。

單晶葉片金屬芯撐點、引晶條、葉冠、緣板以及葉片輔助系統等部位結構復雜，陶瓷型殼與葉片本體結合堅固，型殼去除困難。采用新的陶瓷型殼去除方法，解決了陶瓷型殼去除過程中造成葉片局部應力問題，有效控制了再結晶缺陷，該方法操作簡單可靠，附加成本低，應用于某單晶葉片制造，葉片的再結晶廢品率大幅度下降，并成功推廣應用于其它單晶葉片的制備。

附圖說明

圖1為葉片結構示意圖，1.冒口2.葉身。

圖2為改進前葉片再結晶圖片。

圖3為采用本發明技術改進后葉片再結晶圖片。

具體實施方式

實施例1

一種單晶葉片陶瓷型殼去除方法，按照以下步驟進行：

(1)將帶殼的單晶葉片模組切割分解為單件；如圖1所示，

(2)握住葉身2，采用鋁錘敲擊冒口1，使葉片葉身易脫殼的部位的陶瓷型殼脫落或開裂。

(3)將帶殼葉片豎直放入高壓釜中，并將預制的堿液倒入高壓釜中，送電加溫；高壓釜加熱溫度400℃；壓力～2MPa；脫殼時間：24h；

(4)完成脫殼的葉片，放入沸騰的熱水中浸泡2h以上取出；

(5)將葉片表面用刷子清理干凈，并進行中和處理；

(6)脫殼(脫芯)后的葉片完成熱處理后，再進行拋修和吹砂等工序。

所述的堿液按質量比為氫氧化鉀：水＝30：70；

改進前葉片再結晶圖片如圖2所示，采用本發明技術改進后葉片再結晶圖片如圖3所示，由圖看出采用新的陶瓷型殼去除方法，解決了陶瓷型殼去除過程中造成葉片應力問題，有效控制了再結晶缺陷。

實施例2

一種單晶葉片陶瓷型殼去除方法，按照以下步驟進行：

(1)將帶殼的單晶葉片模組切割分解為單件；

(2)握住葉身，采用鋁錘敲擊冒口，使葉片葉身易脫殼的部位的陶瓷型殼脫落或開裂。

(3)將帶殼葉片豎直放入高壓釜中，并將預制的堿液倒入高壓釜中，送電加溫；高壓釜加熱溫度500℃；壓力1MPa；脫殼時間：15h；

(4)完成脫殼的葉片，放入沸騰的熱水中浸泡1h取出；