[發(fā)明專利]一種航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場(chǎng)原位調(diào)控技術(shù)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210858744.1
• 申請(qǐng)日: 2022-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115287414A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝樂(lè)春;周健;華林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D1/04
• 分類號(hào): C21D1/04;C21D11/00;C22F1/18;C21D1/40
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發(fā)明屬于電磁復(fù)合場(chǎng)耦合領(lǐng)域，具體涉及一種航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場(chǎng)原位調(diào)控技術(shù)裝置及方法。包括電場(chǎng)生成裝置、磁場(chǎng)生成裝置、執(zhí)行裝置、監(jiān)測(cè)裝置；通過(guò)電?磁復(fù)合能量誘發(fā)葉片材料非均勻微區(qū)快速靶向相變，從而均化材料殘余應(yīng)力分布，增加行核自由能，降低相變熱驅(qū)動(dòng)力的效應(yīng)，解決航發(fā)鈦合金葉片材料基體組織損傷缺陷與殘余應(yīng)力分布不均等難題，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有航發(fā)葉片服役性能與疲勞壽命的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁復(fù)合場(chǎng)耦合領(lǐng)域，具體涉及一種航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場(chǎng)原位調(diào)控技術(shù)裝置及方法。

背景技術(shù)

葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，葉片材料一般由鈦合金、鎳基高溫合金等高比強(qiáng)度材料加工制造。當(dāng)前葉片面臨結(jié)構(gòu)強(qiáng)韌性差、制造工藝復(fù)雜、疲勞壽命低等制造領(lǐng)域技術(shù)問(wèn)題的挑戰(zhàn)。已有研究表明，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的主要失效形式為疲勞、超應(yīng)力、蠕變、腐蝕及磨損。現(xiàn)有的制造成形工藝及熱處理方法很難實(shí)現(xiàn)對(duì)航發(fā)葉片進(jìn)行原位調(diào)控，通過(guò)優(yōu)化葉片殘余應(yīng)力分布來(lái)達(dá)到對(duì)已有微納缺陷進(jìn)行修復(fù)的目的，導(dǎo)致航發(fā)葉片的可靠性及疲勞壽命受到極大制約，成為制約我國(guó)高性能航發(fā)葉片制造的“卡脖子”問(wèn)題。

本發(fā)明提出基于航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場(chǎng)原位調(diào)控技術(shù)新方法。利用電磁復(fù)合場(chǎng)能量耦合作用下航發(fā)鈦合金葉片基體材料的焦耳熱效應(yīng)、趨膚效應(yīng)、電子風(fēng)效應(yīng)來(lái)對(duì)缺陷微區(qū)進(jìn)行原位調(diào)控，優(yōu)化殘余應(yīng)力分布，原位修復(fù)微納損傷，定向強(qiáng)化組織性能弱區(qū)。發(fā)明航發(fā)葉片的“原位調(diào)控”新型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有航發(fā)鈦合金葉片服役性能與疲勞壽命的突破。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)目前加工制造后的航發(fā)鈦合金葉片材料殘余應(yīng)力分布不均、微納損傷缺陷難以原位修復(fù)等問(wèn)題，提供一種航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場(chǎng)原位調(diào)控技術(shù)裝置及方法，通過(guò)電-磁復(fù)合能量誘發(fā)葉片材料非均勻微區(qū)快速靶向相變，從而均化材料殘余應(yīng)力分布，增加行核自由能，降低相變熱驅(qū)動(dòng)力的效應(yīng)，解決航發(fā)鈦合金葉片材料基體組織損傷缺陷與殘余應(yīng)力分布不均等難題，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有航發(fā)葉片服役性能與疲勞壽命的提升。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種航發(fā)鈦合金葉片材料電磁復(fù)合場(chǎng)原位調(diào)控技術(shù)裝置，包括電場(chǎng)生成裝置、磁場(chǎng)生成裝置、執(zhí)行裝置、監(jiān)測(cè)裝置；

所述電場(chǎng)生成裝置主要有電脈沖發(fā)生器和霍爾電流傳感器組成，其中電脈沖發(fā)生器的輸出端接觸點(diǎn)與上導(dǎo)電軸輸入端接觸點(diǎn)連接，用于提供不同脈沖波形電流信號(hào)；霍爾電流傳感器輸入端接觸點(diǎn)與下導(dǎo)電軸輸出端接觸點(diǎn)連接，用于實(shí)時(shí)收集電脈沖發(fā)生器發(fā)送的電脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)；

所述磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括磁脈沖波形發(fā)生器、高壓輸出電源、勵(lì)磁線圈、線圈支撐平臺(tái)。所述線圈支撐平臺(tái)固定不動(dòng)，用于為線圈固定與安裝，所述脈沖波形發(fā)生器輸出端接觸點(diǎn)與高壓輸出電源輸入端接觸點(diǎn)連接，用于提供不同脈沖波形以便激發(fā)不同強(qiáng)度梯度磁場(chǎng)；所述高壓輸出電源輸入端接觸點(diǎn)和輸出端接觸點(diǎn)分別與勵(lì)磁線圈的兩端連接，用于將脈沖波形的電壓進(jìn)行放大，從而為勵(lì)磁線圈提供高電壓脈沖波形；所述勵(lì)磁線圈外形為螺旋形，勵(lì)磁線圈接通高電壓脈沖波形將會(huì)在其附件空間激發(fā)磁場(chǎng)，勵(lì)磁線圈和航發(fā)鈦合金葉片材料垂直方向以中軸線重合來(lái)進(jìn)行布置安裝。

所述執(zhí)行裝置包括液壓氣缸、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)支架、上導(dǎo)電軸、上導(dǎo)電電極、下導(dǎo)電電極、下導(dǎo)電軸。所述固定支架、下導(dǎo)電軸、下導(dǎo)電電極位置固定不動(dòng)，用于航發(fā)鈦合金葉片材料初始定位與安裝；所述液壓氣缸、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)支架、上導(dǎo)電軸、上導(dǎo)電電極為可移動(dòng)部件，通過(guò)控制液壓氣缸來(lái)調(diào)節(jié)上導(dǎo)電電極與下導(dǎo)電電極之間的間距，用于航發(fā)鈦合金葉片材料的定位與固定；

所述監(jiān)測(cè)裝置包括示波器、紅外熱像儀、個(gè)人計(jì)算機(jī)。所述示波器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電脈沖信號(hào)，用于確定電流脈沖信號(hào)是否失真；所述紅外熱像儀在水平方向與航發(fā)鈦合金葉片材料安裝，用于實(shí)時(shí)收集葉片材料構(gòu)件表面溫度數(shù)據(jù)；所述個(gè)人計(jì)算機(jī)與電脈沖發(fā)生器連接，用于編輯合適電脈沖波形并將波形發(fā)送到電脈沖發(fā)生器；所述個(gè)人計(jì)算機(jī)同時(shí)可與紅外熱像儀連接，用于將紅外熱像儀的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給個(gè)人計(jì)算機(jī)，以實(shí)時(shí)顯示航發(fā)鈦合金葉片材料表面溫度變化過(guò)程。