[發(fā)明專利]一種防污鈦合金汽輪機(jī)葉片及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710918427.3
• 申請(qǐng)日: 2017-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107739969A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉達(dá);王河平;宗國(guó)翼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京賽達(dá)機(jī)械制造有限公司
• 主分類號(hào): C22C37/10
• 分類號(hào): C22C37/10;C22C37/06;F01D5/14;F01D5/28
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 任立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽輪機(jī)葉片技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種防污鈦合金汽輪機(jī)葉片及其制備方法。

背景技術(shù)

鈦合金是一種新型結(jié)構(gòu)材料，它具有優(yōu)異的綜合性能，如密度小(～4.5g·cm-3)，比強(qiáng)度和比斷裂韌性高，疲勞強(qiáng)度和抗裂紋擴(kuò)展能力好，低溫韌性良好，抗蝕性能優(yōu)異，某些鈦合金的最高工作溫度為550℃，預(yù)期可達(dá)700℃；鈦金屬的密度較小，為4.5g/cm3，僅為鐵的60％，通常與鋁、鎂等被稱為輕金屬，其相應(yīng)的鈦合金、鋁合金、鎂合金則稱為輕合金；世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性，相繼對(duì)鈦合金材料進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并且得到了實(shí)際應(yīng)用。

因此它在航空、航天、化工、造船等工業(yè)部門(mén)獲得日益廣泛的應(yīng)用，發(fā)展迅猛。輕合金、鋼等的(σ0.2/密度)與溫度的關(guān)系，鈦合金的比強(qiáng)高于其他輕金屬、鋼和鎳合金，并且這一優(yōu)勢(shì)可以保持到500℃左右，因此某些鈦合金適于制造燃?xì)廨啓C(jī)部件。

由于汽輪機(jī)葉片長(zhǎng)期在潮濕的環(huán)境下工作，且蒸汽中會(huì)攜帶較多的雜質(zhì)及灰塵，雜質(zhì)及灰塵會(huì)與蒸汽結(jié)合而粘合到汽輪機(jī)葉片上，長(zhǎng)期環(huán)境下，不但會(huì)影響汽輪機(jī)葉片的工作效率，且會(huì)腐蝕汽輪機(jī)葉片，導(dǎo)致汽輪機(jī)葉片斷裂等現(xiàn)象發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是雜質(zhì)及灰塵會(huì)與蒸汽結(jié)合而粘合到汽輪機(jī)葉片上，長(zhǎng)期環(huán)境下，不但會(huì)影響汽輪機(jī)葉片的工作效率，且會(huì)腐蝕汽輪機(jī)葉片，導(dǎo)致汽輪機(jī)葉片斷裂，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種防污鈦合金汽輪機(jī)葉片及其制備方法。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種防污鈦合金汽輪機(jī)葉片，包括葉身及葉根，所述葉身包括內(nèi)圓弧面和外圓弧面，所述內(nèi)圓弧面上開(kāi)設(shè)有粗糙面,該汽輪機(jī)葉片的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比含量如下：C：3.3-4.2％，Si：0.2-3.6％，Mn：0.2-1.1％，P<0.1％,S<0.05％,Ni：0.2-3.0％，V：0.35-0.38％，Mo：0.02-0.04％，Ti：0.04-0.6％，ZnO:0.05-0.3％,Cu:0.7-0.95％，TiN：0.2-0.9％，TiAlN：0.03-1.1％，CrN：0.09-0.2％，總量小于0.3％的Cr及Co，余量為Fe。

本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：

進(jìn)一步的，該汽輪機(jī)葉片的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比含量如下：C：3.9％，Si：0.3％，Mn：0.9％，P：0.09％,S：0.04％,Ni：0.25％，V：0.36％，Mo：0.03％，Ti：0.05％，ZnO:0.27％,Cu:0.73％，TiN：0.7％，TiAlN：0.04％，CrN：0.1％，總量為0.2％的Cr及Co，余量為Fe。

前所述的一種防污鈦合金汽輪機(jī)葉片，所述葉身沿其長(zhǎng)邊方向排列有若干小孔。

前所述的一種防污鈦合金汽輪機(jī)葉片，所述小孔呈圓臺(tái)狀，且圓臺(tái)狀所述小孔的底面靠近內(nèi)圓弧面設(shè)置。

前所述的一種防污鈦合金汽輪機(jī)葉片，所述ZnO和Cu粉末的粒度為7～35μm。

一種用于防污鈦合金汽輪機(jī)葉片的制備方法，包括以下步驟：

a、將C、Si、Mn、P、S、Ni、V、Mo、Ti、Cr、Co、TiN、TiAlN、CrN和Fe經(jīng)過(guò)冶煉、熱軋和冷卻制成汽輪機(jī)葉片坯料，用砂輪切割機(jī)對(duì)坯料進(jìn)行切割，切割后在曲軸壓力機(jī)上擠桿、鍛頭成形，得到汽輪機(jī)葉片成形坯料；

b、鍛造時(shí)先對(duì)鍛模進(jìn)行預(yù)熱至190℃并采用模具潤(rùn)滑劑對(duì)鍛模進(jìn)行潤(rùn)滑，采用預(yù)熱并潤(rùn)滑后的鍛模對(duì)步驟a中的成形坯料進(jìn)行鍛造，預(yù)鍛溫度為678℃，終鍛溫度為820℃，得到汽輪機(jī)葉片半成品；

c、鍛造后，在汽輪機(jī)葉片半成品爐熱至760℃時(shí)保溫10分鐘，然后爐冷卻至263℃，隨后打開(kāi)爐門(mén)繼續(xù)緩冷至150℃出爐空冷至室溫；

d、采用壓縮空氣為動(dòng)力，將氧化鋁或者金剛砂對(duì)汽輪機(jī)葉片半成品內(nèi)圓弧面高速噴射沖擊，在汽輪機(jī)葉片半成品內(nèi)圓弧面上形成粗糙面；

e、對(duì)汽輪機(jī)葉片采用激光束熔化切割加工工藝，沿著葉身的長(zhǎng)邊方向?qū)ζ啓C(jī)葉片打孔，當(dāng)入射的激光束功率密度超過(guò)某一值后，光束照射點(diǎn)出的材料內(nèi)部開(kāi)始蒸發(fā)，形成孔洞，一旦這種小孔形成，它將作為黑體吸收所有的入射激光束能量，小孔被熔化金屬壁所包圍，與光束同軸的輔助回吸把熔融材料帶走。