[發明專利]一種航空發動機渦輪葉片表面產物層分析方法

有效

• 申請號: 202010318287.8
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111487272B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 李艷明;劉歡;韓振宇;李青;王全
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: G01N23/2251
• 分類號: G01N23/2251;G01N23/2202;G01N23/207;G01N23/20008;G01B11/22
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

本申請屬于航空發動機領域，特別涉及一種航空發動機渦輪葉片表面產物層分析方法。包括：獲取切割試樣，將部分切割試樣制作成金相試樣，采用掃描電子顯微鏡對切割試樣以及金相試樣進行形貌和成分分析，采用X射線衍射儀對切割試樣以及金相試樣進行物相分析，并通過視頻顯微鏡測量金相試樣的產物層平均深度。本申請采用金剛石線切割機切割葉片，對產物層影響較小，產物層完整性提高；對葉片產物層進行鍍鎳保護，極大地阻止了產物層在拋磨過程中的損失，也防止了鑲嵌料對產物層深度測量的影響；結合掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀和視頻顯微鏡等儀器對產物層進行形貌、物相、成分和深度進行全面性分析，效率高、指導性強。

技術領域

本申請屬于航空發動機領域，特別涉及一種航空發動機渦輪葉片表面產物層分析方法。

背景技術

渦輪葉片是渦輪段的重要組成部分，高速旋轉的葉片負責將高溫高壓的氣流吸入燃燒器，以維持引擎的工作。渦輪葉片一般承受較大的工作應力、較高的工作溫度和較濃的燃氣環境，在為了保證在高溫高壓高燃氣的極端環境下穩定長時間工作，渦輪葉片往往采用不同的方法例如內部氣流冷卻、邊界面冷卻、噴涂熱障涂層等方式來保證運轉時的可靠性。噴涂熱障涂層是現階段最有效的防護方法，熱障涂層是一層陶瓷涂層，它沉積在耐高溫金屬或合金表面，達到降低基底溫度和提高基底抗熱腐蝕的作用，使材料在高溫高燃氣的極端環境下穩定運轉。先進的熱障涂層能夠在高溫的工作環境下降低發動機渦輪葉片170K左右的溫度。高溫氧化和熱腐蝕是影響渦輪葉片基底和涂層失效的主要因素。高溫氧化是指金屬材料在高溫環境下，與氧反應生成氧化物造成的一種金屬腐蝕。金屬在高溫氧化時，只有當表面生成完整的、致密的、與金屬基體附著良好的氧化膜，對金屬起到保護作用。熱腐蝕是由表面沉積鹽和高溫氧化氣體的聯合作用所導致的使渦輪葉片加速氧化的腐蝕形式，危害性極大。使用后的渦輪葉片在兩種因素共同作用下，在表面會形成一層或者多層氧化腐蝕產物層，產物層的狀態情況是最能體現渦輪葉片整個工作經歷的過程，為了研究渦輪葉片防護涂層服役過程中的變化，需要對其表面產物層進行分析，從而為研究涂層壽命及可靠性提供基礎數據。

現有技術中對航空發動機渦輪葉片產物層進行分析時一般存在以下缺點：渦輪葉片切割機使用性差，砂輪厚度較大，影響區較大，精密度不高，電火花線切割機不可切割不導電的噴有防護涂層的渦輪葉片；在制備金相試樣分析產物層的成分和深度過程中，疏松多孔的產物層在磨制金相試樣時，會出現磨損情況，使產物層的成分和深度分析產生極大影響；在制備金相試樣分析產物層的深度過程中，鑲嵌料與產物層表面相互連接，由于非金屬鑲嵌料在掃描電鏡中會產生放電現象，對產物層的深度分析有所影響；不同的腐蝕環境，對同一渦輪葉片的不同部位的腐蝕程度不同，致使產物層的深度不同，不能有效評估腐蝕層的深度。

因此，希望有一種技術方案來克服或至少減輕現有技術的至少一個上述缺陷。

發明內容

本申請的目的是提供了一種航空發動機渦輪葉片表面產物層分析方法，以解決現有技術存在的至少一個問題。

本申請的技術方案是：

一種航空發動機渦輪葉片表面產物層分析方法，包括：

步驟一：采用金剛石線切割機對渦輪葉片進行切割取樣，獲取切割試樣；

步驟二：將部分所述切割試樣制作成金相試樣，具體包括：

對部分所述切割試樣進行表面噴金，并采用化學鍍鎳方法對所述切割試樣的表面產物層進行鍍鎳層保護，制取金相試樣；

采用樹脂鑲嵌料對所述金相試樣進行鑲嵌后，依次進行磨制、拋光、清洗以及烘干；

步驟三：

采用掃描電子顯微鏡對所述切割試樣進行產物層表面形貌分析，獲取所述切割試樣的產物層表面形貌，以及采用能譜儀對所述切割試樣進行產物層表面成分分析，獲取所述切割試樣表面元素組成；