[實(shí)用新型]一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片及具有其的發(fā)動(dòng)機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720084201.3
• 申請(qǐng)日: 2017-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206513407U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎旭;張志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所
• 主分類號(hào): F01D5/28
• 分類號(hào): F01D5/28;F01D5/18
• 代理公司: 北京航信高科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11526
• 代理人: 周良玉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片及具有其的發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部件。在海洋環(huán)境下使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件，特別是渦輪轉(zhuǎn)子葉片，工作條件非常惡劣。首先，為了追求性能，渦輪進(jìn)口溫度不斷提升，渦輪轉(zhuǎn)子葉片在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速下工作，可能發(fā)生疲勞和燒蝕等損傷。更重要的是，在海洋環(huán)境下，濕度大、鹽霧含量高、燃油含有較多雜質(zhì)，使得葉片表面在低溫條件下由于潮濕發(fā)生電化學(xué)腐蝕，在葉片表面形成腐蝕凹坑；在高溫下由于鹽霧和燃燒產(chǎn)物中的雜質(zhì)在葉片表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱腐蝕，降低了葉片基體合金的耐蝕性。腐蝕對(duì)葉片的安全使用危害極大，嚴(yán)重加劇了葉片的損傷程度，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和使用壽命。

針對(duì)海洋環(huán)境下使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子葉片，目前主要有3種措施：發(fā)動(dòng)機(jī)定期清洗、葉片采用抗腐蝕材料、葉片表面涂層處理。渦輪部件清洗時(shí)主要采用液體清洗劑，在慢車狀態(tài)下，從燃油噴嘴處噴入清洗劑，對(duì)渦輪葉片等高溫流道件進(jìn)行清洗。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)定期清洗雖然對(duì)除鹽比較有效，但只是定期性的輔助措施，并且不能徹底除鹽，隨著工作時(shí)間的增長(zhǎng)還是會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。由于合金成分的不同，各種高溫合金的熱腐蝕峰值熱點(diǎn)溫度不同；由于材料和制造工藝的差異，葉片的力學(xué)性能也有較大差異，因此選擇材料時(shí)要綜合考慮材料特性、工作溫度、制造工藝和成本。目前渦輪轉(zhuǎn)子葉片一般為鎳基高溫合金等軸晶鑄造，具有一定的抗氧化、耐腐蝕能力，但是不能完全滿足海洋環(huán)境下長(zhǎng)期使用需要。在葉片表面采用滲鋁涂層、MCrAlY多元涂層，可以有效提高葉片的抗氧化、耐腐蝕能力，但是壽命較短。隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，涂層直接暴露在高溫燃?xì)庵校珹l元素逐漸耗盡導(dǎo)致涂層失效。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片及具有其的發(fā)動(dòng)機(jī)，以解決或至少減輕背景技術(shù)中所存在的至少一處的問(wèn)題。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：提供一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片，葉片采用鎳基定向凝固高溫合金鑄造，所述葉片為空腔結(jié)構(gòu)，在空腔的內(nèi)表面設(shè)置有第一防腐層，所述葉片的外表面設(shè)置有第二防腐層。

優(yōu)選地，所述第一防腐層為包含鋁硅元素的滲層，滲層的厚度為0.02～0.1mm。

優(yōu)選地，所述第二防腐層通過(guò)熱噴涂的方式噴涂雙層結(jié)構(gòu)的熱障涂層，包括一個(gè)金屬粘接層和一個(gè)陶瓷層，所述金屬粘接層與所述葉片的外表面接觸，所述陶瓷層噴涂在所述金屬粘接層的外側(cè)。

優(yōu)選地，所述陶瓷層的材料為ZrO₂陶瓷，采用電子束物理氣象沉積的方式噴涂。

優(yōu)選地，所述陶瓷層的厚度為0.05～0.25mm。

優(yōu)選地，所述金屬粘接層的材料為CoCrAlY，所述金屬粘接層的厚度為0.03～0.2mm。

優(yōu)選地，所述空腔通過(guò)隔肋分隔為多個(gè)單元空腔，榫頭上設(shè)置有多個(gè)冷氣通道，所述冷氣通道與所述單元空腔連通。

優(yōu)選地，所述葉片的前緣設(shè)置有多個(gè)氣膜孔，所述氣膜孔連通所述葉片的外表面及單元空腔；所述葉片的尾緣設(shè)置有多個(gè)冷卻劈縫，所述冷卻劈縫用于將所述單元空腔內(nèi)的冷氣引流至所述尾緣表面。

本實(shí)用新型還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包含如上所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型的渦輪轉(zhuǎn)子葉片采用鎳基定向凝固高溫合金鑄造，鎳基高溫合金本身具有較好的抗熱腐蝕能力，采用定向凝固鑄造，相對(duì)于常規(guī)鑄造方式，不僅僅大幅提高了葉片的耐熱腐蝕能力，并且熱疲勞壽命、持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度都有顯著的提高。

葉片的空腔內(nèi)表面通過(guò)鋁硅共滲的方式，在葉片內(nèi)腔形成一個(gè)很薄的含鋁硅元素的滲層，滲層的形成方向是自內(nèi)壁面向葉身內(nèi)部，其存在可以改善定向合金葉片的抗高溫氧化和抗熱腐蝕能性能，并且滲層的厚度很薄，對(duì)葉片的力學(xué)性能影響很小。

陶瓷層不僅僅可以提高葉片的耐腐蝕能力，還可以利用陶瓷的絕熱性能對(duì)葉片提供有效的熱防護(hù)；金屬粘接層中Co，Cr，Al元素的存在可以大幅提高葉片的抗熱腐蝕和抗氧化能力，金屬粘接層的存在可以增強(qiáng)陶瓷層和葉身基體在受熱時(shí)熱膨脹系數(shù)的匹配性，提高涂層的壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的截面示意圖。

圖2是圖1所示A-A的截面示意圖。

圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的示意圖。