[發(fā)明專利]一種發(fā)動機(jī)復(fù)合尾噴管的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610305302.9
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN105773082A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶杰;郭訓(xùn)忠;萬柏方;王輝;袁鎖軍;黎波
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);江蘇圖南合金股份有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 北京恒創(chuàng)益佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11556
• 代理人: 柴淑芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合管制備及金屬壓力加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動機(jī)復(fù)合尾噴 管的制備方法。

背景技術(shù)

發(fā)動機(jī)尾噴管承受來自高溫燃?xì)獾臒嶝?fù)荷，是發(fā)動機(jī)的高溫部件之一，對耐高溫 性能方面具有特殊的要求。鈦合金由于優(yōu)良的綜合性能，在航空航天工程、艦船工程、 石化工程的諸多管道系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，尤其是用于制作飛機(jī)發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)部件， 但其使用溫度僅在中等溫度下能夠保持較好的強(qiáng)度。高溫合金能在高溫及一定應(yīng)力作用 下長期工作，具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的疲勞性能等綜合性能，廣泛的用于制作航空、 航天發(fā)動機(jī)以及工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的各種高溫零部件，是航空發(fā)動機(jī)高溫?zé)岫瞬考駷橹? 不可替代的材料。發(fā)動機(jī)尾噴管對電絕緣、耐磨損、抗腐蝕等性能方面具有特殊的要求， 鈦合金和高溫合金自身的抗沖刷、耐磨損性能較差，而氧化鋯材料具有高硬度，高強(qiáng)度， 高韌性，耐高溫，極高的耐磨性及耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)良的物化性能，所以需要在尾噴管 內(nèi)表面制備致密的高質(zhì)量的氧化鋯陶瓷涂層可以有效的解決上述問題。發(fā)動機(jī)尾噴管的 形狀相對復(fù)雜，目前采用常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)在其內(nèi)表面制備氧化鋯涂層的目的。

爆炸復(fù)合法，其實(shí)質(zhì)是以炸藥為能源的壓力焊、熔化焊和擴(kuò)散焊“三位一體”的焊接 工藝，是制備組分金屬大面積結(jié)合的層狀雙金屬或多金屬復(fù)合材料的有效方法。在爆炸 焊接過程中，結(jié)合區(qū)發(fā)生金屬的塑性變形、熔化和擴(kuò)散現(xiàn)象，從而導(dǎo)致覆材與基材在界 面處形成冶金結(jié)合，使制備的金屬復(fù)合材料有著優(yōu)異的界面結(jié)合性能。爆炸焊接的覆層 和基層材料之間為冶金結(jié)合，其抗剪強(qiáng)度數(shù)據(jù)高于或相當(dāng)于其中中強(qiáng)度較低者的抗拉強(qiáng) 度數(shù)據(jù)；爆炸焊接后，表面、基體和整體材料都有不同程度的硬化和強(qiáng)化。這種硬化有 利于覆層材料耐蝕性能和耐磨性能的提高。這種強(qiáng)化有利于復(fù)合材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。從理 論上來說，采用爆炸焊接工藝可以焊接任何金屬。由于爆炸焊接工藝制備的金屬復(fù)合管 材的界面結(jié)合強(qiáng)度高，基本能滿足后續(xù)的二次塑性加工要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在于提供一種發(fā)動機(jī)復(fù)合尾噴管的制備方法，以有效解決發(fā)動機(jī)尾噴管對耐 高溫、電絕緣、耐腐蝕及耐磨損等性能方面特殊要求的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種發(fā)動機(jī)復(fù)合尾噴管的制備方法，首先將涂層前驅(qū)體材料與基體金屬層間復(fù)合， 然后利用其層間結(jié)合強(qiáng)度的優(yōu)勢，將層狀復(fù)合管坯進(jìn)行二次塑形成形，即覆層金屬與基 體金屬同步變形，從而制備出帶有金屬覆層的復(fù)合零件；最后將制備出的復(fù)合零件的前 驅(qū)體材料覆層金屬進(jìn)行氧化處理，獲得帶有金屬氧化物涂層的復(fù)雜異型零件。

所述的發(fā)動機(jī)復(fù)合尾噴管的制備方法，所述發(fā)動機(jī)復(fù)合尾噴管為三層或三層以上的 復(fù)合尾噴管。

所述的發(fā)動機(jī)復(fù)合尾噴管的制備方法，所述三層復(fù)合尾噴管包括鈦合金管、高溫合 金管、純鋯管，鈦合金管、高溫合金管及純鋯管同心裝配，鈦合金管位于最外層、高溫 合金管位于中間層、純鋯管位于最內(nèi)層。

所述的發(fā)動機(jī)復(fù)合尾噴管的制備方法，包括以下步驟：(1)、將鈦合金管、高溫合金 管、純鋯管壁進(jìn)行磨、拋處理，以凈化內(nèi)表面，減小雜質(zhì)對爆炸焊接復(fù)合管界面質(zhì)量的 有害影響；

(2)、將鈦合金管、高溫合金管及純鋯管3同心裝配；使用間隙固定物控制三者之間 的裝配間隙；

(3)、在鈦合金管和內(nèi)模的外表面涂抹黃油，將裝配好的待復(fù)合的三層管坯放入剛性 內(nèi)模夾緊后，整體放入外模中；

(4)、采用內(nèi)爆法制備金屬復(fù)合管，在純鋯管內(nèi)安裝適量的炸藥，使用電雷管引爆管 內(nèi)的炸藥，選取合適的轟爆速度，在炸藥爆轟作用下使三層金屬管發(fā)生冶金結(jié)合，最終 形成三層金屬復(fù)合管；

(5)、采用冷擠壓或內(nèi)高壓脹形的先進(jìn)成形工藝對帶有鋯層的復(fù)合金屬管坯進(jìn)行塑形 變形，制備發(fā)動機(jī)尾噴管；

(6)、對尾噴管的外接觸表面進(jìn)行涂刷密封，僅留下內(nèi)管表面(純鋯層)單獨(dú)與電解液 接觸；

(7)、進(jìn)行微弧氧化工藝，將尾噴管作為陽極，不銹鋼電解液槽或者不銹鋼電極作為 陰極，選取合適的工藝參數(shù)組合，在尾噴管內(nèi)表面原位生成氧化鋯涂層，最終獲得一種 發(fā)動機(jī)復(fù)合尾噴管。

所述的發(fā)動機(jī)復(fù)合尾噴管的制備方法，所述步驟(3)中的剛性內(nèi)模材料為磨具鋼 Cr12MoV，設(shè)計(jì)為兩瓣式錐形，有利于快速脫模。