[其他]單晶超耐熱合金件的應力消除方法

無效

• 申請號: 87104592
• 申請日: 1987-06-30
• 公開（公告）號: CN87104592A
• 公開（公告）日: 1988-08-03
• 發明（設計）人: 羅伯特·雅各比·亨里克斯;約翰·約瑟夫·馬爾欽;杰奎琳·伯恩斯·沃爾;亞歷山大·阿方斯·平科維什
• 申請（專利權）人: 聯合工藝公司
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 陶增煒

本發明有關整修燃氣輪機發動機另件，更特別有關于一種降低單晶超耐熱合金翼型葉片和固定葉片打光時的殘余拉應變的方法。

一個軸流式燃氣輪機發動機包括一個壓縮機部分，一個燃燒部分，和一個后部輪機部分。被置于輪機部分中的是多排交叉的可旋轉的翼型葉片和固定葉片。當熱的燃氣通過輪機部分時，翼型葉片被驅動旋轉，從而使軸轉動而作功以驅動壓縮機部分和其他輔助系統。燃氣溫度越高，輪機部分獲得的功也越大。為了提高輪機部分的工作溫度，用鎳基超耐熱合金材料來制造輪機的翼型葉片和固定葉片。這些材料能在高溫下保持機械強度。

特別是，當使用單晶鎳基超耐熱合金翼型葉片和固定葉片時，它們在高溫下保持機械強度，但由于消除了合金結構中的薄弱晶界而造成的結構缺陷限制了其潛力。這種另件通常包括一個被覆層以提供進一步的抗蝕性和/或更高的耐熱性，通常采用鋁化物的覆蓋層或擴散層都可以。美國專利第3，544，348號（布恩）和4，132，816號（班登）公開了各種方法把鋁化物層加到超耐熱合金件上去，美國專利第3，928，026號（海克）公開了典型的覆蓋層，美國專利第4，005，989號（布累斯登）公開了一種組合的覆蓋/鋁化物被覆層。所有上述專利都轉讓給本發明的受讓人。

燃氣輪機發動機的大修包括拆卸，檢查，修理/更換磨損另件，和重裝配發動機。特別重要的是輪機部分翼、定葉片的狀況，它們要承受高溫運行的循環。在美國專利第4，176，433號（李）中（下面以它為參考材料）公開了一種重新制造輪機固定葉片組的方法。這方法包括在葉片組中用目視檢查來挑選出可再用的固定葉片，接著是把被覆物除去和其他操作步驟。雖然這種方法公開的是重新制造固定葉片組，很明顯也能用于一般大修程序中的翼型葉片和固定葉片。

需要修理的翼型葉片或固定葉片必須先清洗，把所有表面上的被覆物除掉，否則在后續操作中會發生有害的合金熔化而造成表層下氣孔或缺陷。除掉被覆物通常是把有被覆層的另件浸入熱的酸浴中，這種酸浴的成份如沸騰的鹽酸（HCl）。

按照這種通常的程序，一組用過的單晶翼型葉片（具有鋁化物覆蓋層于其內、外表面并有附加的覆蓋層于其外表面）被浸入沸騰的鹽酸中以除去被覆層。除去被覆層后，這些葉片接受檢查，大多數被發覺已損壞得不能修理了，這是因為在酸浴的腐蝕性環境下發生了裂縫。53個另件暴露在酸中，26個發生弦向的裂縫，其報廢率達49%。這樣高的報廢率使采用單晶另件的燃氣輪機發動機大修成本顯著增加。因此，就產生了一種需要來確定裂縫問題的原因以制定合適的程序來防止單晶超耐熱合金翼型另件在打光時的損壞。

本發明的目的是確定從用過的單晶超耐熱合金件在去除被覆層時發生裂縫問題的原因。

本發明的另一個目的是制定一種方法，防上用過的單晶超耐熱合金件在發動機大修時產生裂縫。

本發明的這些和其他的目的的獲得是通過把一個用過的單晶另件暴露在腐蝕性環境中以前先進行一次前置熱處理。這個熱處理解除了發動機工作循環中積聚起來的殘余應變，如果不解除這種應變，單晶另件暴露在腐蝕性環境中會產生應力裂縫，這腐蝕性環境是清洗和去除被覆層所必須的。一般說來，把這個另件進行熱處理是用1750-2050°F的溫度保溫1-4小時于非氧化氣氛下或在真空中，以獲得足夠的殘余應變消除而防止單晶另件的產生裂縫。

圖1是用過的單晶翼型葉片的透視圖，顯示出一個典型的弦向裂縫，這是當把這翼型葉片暴露在腐蝕性環境中時產生的。

參照圖1，顯示了一個用過的單晶翼型葉片1。葉片1包括根部2，翼型部3有一個凹面4，一個凸面5，一個前緣6，一個尾緣7，一個平臺8，和一個頂部9。葉片1也包括內冷卻通道10以引導相對冷的空氣通過葉片，使它能在高溫下工作。葉片1也原先包括表面被覆層11（未示出）于內、外表面上，現在已被去掉了。被覆層可以是擴散層也可以是覆蓋層，如美國專利第3，928，026;3，544，348;4，132，816號中所說的，也可以是它們的組合，如美國專利第4，005，989號中所說的，所有上述的專利將在下面作為參考材料。葉片1以及另外的那些適用于本發明的翼型葉片和固定葉片，都是用于燃氣輪機發動機輪機部分的那種，都是用單晶鎳基超耐熱合金制成的，如在美國專利第4，209，348號中所公開的。