[發(fā)明專利]一種航空發(fā)動機高溫合金盤軸磨損的尺寸修復方法

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• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN111020449A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 張佳平;蘆國強;袁福河;李小罡;王奇峰
• 申請（專利權）人: 中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機有限責任公司
• 主分類號: C23C4/129
• 分類號: C23C4/129;C23C4/08;C23C4/02;C23C4/18
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權代理有限公司 21109
• 代理人: 李晴

一種航空發(fā)動機高溫合金盤軸磨損的尺寸修復方法，具體涉及一種航空發(fā)動機鎳基合金盤軸零部件用熱噴涂尺寸修復涂層的技術，具體步驟為：(1)噴涂涂層前，對零部件進行除油處理；(2)對零部件非噴涂區(qū)域進行保護；(3)零部件進行吹砂處理；(4)對吹砂后的區(qū)域進行超音速噴涂NiCrFeMo涂層；(5)對噴涂后涂層進行機械加工，使涂層與零部件表面粗糙度一致。本發(fā)明方法制備的尺寸修復涂層與基體合金的結合強度大于69MPa，尺寸修復涂層孔隙率小于1％，含氧量小于0.5％，硬度為HV_0.3435。

技術領域

本發(fā)明屬于航空發(fā)動機技術領域，涉及一種航空發(fā)動機鎳基合金盤軸零部件用熱噴涂尺寸修復涂層的技術，特別是涉及一種超音速火焰噴涂鎳基合金尺寸修復涂層技術。

背景技術

發(fā)動機運行中，在零部件接觸位置由于使用磨損而出現(xiàn)尺寸超差，導致零件報廢。為滿足發(fā)動機零部件繼續(xù)使用的需求同時也降低生產(chǎn)成本，需對磨損部位進行尺寸修復，以保證零部件裝配尺寸需要。目前幾乎所有在役航空發(fā)動機均大量使用GH4169牌號高溫合金材料制造高速轉動的盤、軸類零件，隨著發(fā)動機修理量的日益增多，對于發(fā)動機高溫合金盤軸類零件尺寸修復的需求也越來越急迫。但盤軸類零件因其轉動速度快(400m/s以上)，對尺寸修復層的結合強度、表面粗糙度、應力狀態(tài)、組織結構等性能要求較高，熱噴涂尺寸修復涂層工藝技術難度較大。

對于零部件磨損部位進行尺寸修復，通常采用在磨損部位噴涂涂層的工藝方法來實現(xiàn)。針對高溫合金，一般采用的涂層材料主要為NiAl、NiCr、NiCrAl等鎳基合金材料，采用的噴涂工藝主要為等離子噴涂工藝。由于工藝特性，等離子噴涂工藝制備的鎳基合金涂層，涂層組織中的孔隙含量一般超過10％，所以涂層組織相對疏松，涂層在發(fā)動機高溫高燃氣的使用環(huán)境下容易氧化失效。與基材的結合強度在30MPa左右，某些特殊涂層也小于50MPa，與基體結合強度較弱，涂層更容易剝落、掉塊。最終導致涂層服役性能較差，影響涂層及零件的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種超音速噴涂NiCrFeMo涂層修復航空發(fā)動機尺寸超差的高溫合金轉動類零部件的方法。具體為，本發(fā)明采用與零部件成分(GH4169高溫合金)相近的NiCrFeMo涂層材料，保證修復涂層與零件合金材料在熱性能、機械性能等方面更好地兼容；利用超音速火焰噴涂具備的超高焰流速度以獲得更大粉末粒子動量和較低噴涂溫度以避免粉末過度氧化等特點，采用超音速火焰噴涂工藝制備NiCrFeMo修復涂層。

本發(fā)明方法制備的修復涂層孔隙率在1％以下，提高了涂層的致密度，涂層與基材的結合強度高達69MPa以上，降低涂層掉塊、剝落的風險，整體提升尺寸修復涂層的綜合性能并延長零件的使用壽命。

本發(fā)明的一種航空發(fā)動機高溫合金盤軸磨損的尺寸修復方法，包括以下步驟：

(1)零部件除油：噴涂涂層前，對零部件進行除油處理；

(2)吹砂前保護：對零部件非噴涂區(qū)域進行保護；

(3)零部件吹砂：進行吹砂處理，用以活化和粗化零部件表面，吹砂介質(zhì)采用60～80目氧化鋁砂，吹砂壓力為0.2～0.3MPa，粗糙度為2.0～2.5μm；

(4)超音速噴涂：對吹砂后的區(qū)域進行超音速噴涂NiCrFeMo涂層，其中，煤油流量為3.5～7加侖/h，氧氣流量為600～1600L/min，氬氣流量為10L/min，送粉速率為50～70g/min，噴涂距離為250～500mm，噴涂角度為75～90°；

(5)機械加工：對噴涂后涂層進行機械加工，使涂層與零部件表面粗糙度一致。

所述的一種航空發(fā)動機高溫合金盤軸磨損的尺寸修復方法，其中：

所述步驟(1)中，除油處理方式為采用丙酮或汽油進行擦拭或浸洗。