[发明专利]燃气轮机钛合金叶片激光硬面涂层工艺方法

权利要求书

1.一种燃气轮机钛合金叶片激光硬面涂层工艺方法，其特征在于：根据叶片 的叶尖或阻尼凸肩结构几何形状，采用相应的套膜胎具，在套模胎具中预置粉末， 由套模胎具及添加在其中的粉末构成静态粉末床，并借用静态粉末床将粉末均匀 地预置在叶片叶尖上或叶片阻尼凸肩上；采用惰性气体或N2保护激光辐照区，使 用脉冲式激光器或连续式激光器对叶片进行激光辐照；

通过原位自生方式在叶片叶尖端平面或叶片凸肩表面上形成硬面涂层，所形 成的涂层达到硬度HRC35～62，厚度为0.1mm以上，涂层平滑光亮、无气孔裂 纹；涂层与叶片基体之间结合界面为冶金熔合，组织均匀，无冶金缺陷存在；

粉末采用与所述燃气轮机钛合金叶片相同材料的钛合金粉末与金属碳化物粉 末或B₄C粉或BN粉混合而成的复合粉末；其中，

钛合金粉末和金属碳化物粉末，混合的重量比例为从95％∶5％到85％∶15％；

钛合金粉末和BN或B₄C粉末，混合的重量比例为从99.9％∶0.1％到90％∶ 10％。

2.按照权利要求1所述的燃气轮机钛合金叶片激光硬面涂层工艺方法，其特 征在于：采用铜、铝、铝合金或石墨制成适配于叶片叶尖或叶片阻尼凸肩几何结 构形状的套模胎具，该套模胎具与叶片叶尖端平面或叶片阻尼凸肩表面组合构成 一个凹腔，即所谓静态粉末床；然后，向此粉末床内敷置粉末。

3.按照权利要求2所述的燃气轮机钛合金叶片激光硬面涂层工艺方法，其特 征在于：套模胎具设有通水冷却通道，在套模胎具上设有保护气体喷咀。

4.按照权利要求1所述的燃气轮机钛合金叶片激光硬面涂层工艺方法，其特 征在于：粉末预置方式为干粉撒置法、胶粘接法、料浆灌置法、自动喂送粉末法 或坯块预置法。

5.按照权利要求1所述的燃气轮机钛合金叶片激光硬面涂层工艺方法，其特 征在于：钛合金粉末为：α-Ti、α+β-Ti或β-Ti三种组织结构形式钛合金粉末， 粉末粒度从100目到350目；金属碳化物粉末为：Cr₃C₂或WC，粉末粒度从100 目到400目；BN或B₄C粉末粒度从100目到400目。

6.按照权利要求1所述的燃气轮机钛合金叶片激光硬面涂层工艺方法，其特 征在于：复合粉末采用机械滚动球磨或高能球磨制备。

7.按照权利要求1所述的燃气轮机钛合金叶片激光硬面涂层工艺方法，其特 征在于，

脉冲式激光器进行激光辐照的工艺参数如下：

每个脉冲作用的能量5～80J；

脉冲宽度为2～16ms；

脉冲频率为1～20Hz；

连续式激光器进行激光辐照的工艺参数如下：

功率密度10³～10⁶W/cm²；

输出功率为500～10000W。

8.按照权利要求所述的燃气轮机钛合金叶片激光硬面涂层工艺方法，其特 征在于，激光辐照前，叶片和粉末经25℃～150℃烘干；激光辐照后，叶片件经 400℃～1000℃真空处理2～5小时。