[发明专利]一种单晶叶片陶瓷型壳去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用熔模铸造方法制造单晶无余量涡轮叶片技术领域，特别涉及一种单晶叶片陶瓷型壳去除方法。

背景技术

随着航空发动机的发展，对热端部件涡轮叶片的性能要求越来越高，因此涡轮叶片设计结构越来越复杂，工艺要求越来越高，具有复杂气冷结构的无余量单晶叶片，已经成为新型发动机涡轮叶片的主流，发达国家已在航空发动机和民用发动机上普遍应用，国内由于起步较晚，技术基础薄弱，存在的技术瓶颈较多，其中单晶叶片再结晶问题就是急需解决的技术难题，长期影响叶片制备合格率。

单晶叶片再结晶影响因素较多，其中单晶叶片陶瓷型壳的去除工艺，就是导致单晶叶片再结晶的主要因素之一。目前，国内单晶叶片制备用的陶瓷型壳是采用刚玉制备的铝基型壳，铝基型壳具有良好的高温稳定性，主要特点是承温高、高温强度好、变形小、化学稳定性好。但目前制备的铝基型壳，浇注叶片后残余强度高，去除困难，特别是目前采用机械振动、水力、吹砂等物理脱壳工艺，不仅易损伤叶片，而且会使叶片产生较大的应力，对于单晶叶片会引起叶片再结晶，造成叶片批量报废。

发明内容

针对上述问题本发明采用物理和化学结合的工艺方法，去除单晶叶片陶瓷型壳，降低叶片脱壳过程中产生的应力，降低叶片再结晶废品率。

本发明一种单晶叶片陶瓷型壳去除方法，按照以下步骤进行：

(1)将带壳的单晶叶片模组切割分解为单件；

(2)握住叶身，采用铝锤敲击冒口，使叶片叶身易脱壳的部位的陶瓷型壳脱落或开裂；

(3)将带壳叶片竖直放入高压釜中，并将预制的碱液倒入高压釜中，送电加温；高压釜加热温度400℃～600℃；压力0.5MPa～2MPa；脱壳时间：6h～24h；

(4)完成脱壳的叶片，放入沸腾的热水中浸泡30min～2h取出；

(5)将叶片表面用刷子清理干净，并进行中和处理；

(6)脱壳(脱芯)后的叶片完成热处理后，再进行抛修和吹砂等工序。

所述的碱液按质量比为氢氧化钾：水＝(30～60)：(40～70)；

本发明为了避免单晶叶片脱壳过程中产生大应力或应力集中引起叶片再结晶，实施采用物理和化学结合的方式去除陶瓷型壳，降低外力对叶片的作用效果，物理过程主要是破开陶瓷型壳，使腐蚀碱液更容易渗透，提高腐蚀效率。陶瓷型壳去除过程主要是在高温、高压的碱液中腐蚀去除。

单晶叶片金属芯撑点、引晶条、叶冠、缘板以及叶片辅助系统等部位结构复杂，陶瓷型壳与叶片本体结合坚固，型壳去除困难。采用新的陶瓷型壳去除方法，解决了陶瓷型壳去除过程中造成叶片局部应力问题，有效控制了再结晶缺陷，该方法操作简单可靠，附加成本低，应用于某单晶叶片制造，叶片的再结晶废品率大幅度下降，并成功推广应用于其它单晶叶片的制备。

附图说明

图1为叶片结构示意图，1.冒口2.叶身。

图2为改进前叶片再结晶图片。

图3为采用本发明技术改进后叶片再结晶图片。

具体实施方式

实施例1

一种单晶叶片陶瓷型壳去除方法，按照以下步骤进行：

(1)将带壳的单晶叶片模组切割分解为单件；如图1所示，

(2)握住叶身2，采用铝锤敲击冒口1，使叶片叶身易脱壳的部位的陶瓷型壳脱落或开裂。

(3)将带壳叶片竖直放入高压釜中，并将预制的碱液倒入高压釜中，送电加温；高压釜加热温度400℃；压力～2MPa；脱壳时间：24h；

(4)完成脱壳的叶片，放入沸腾的热水中浸泡2h以上取出；

(5)将叶片表面用刷子清理干净，并进行中和处理；

(6)脱壳(脱芯)后的叶片完成热处理后，再进行抛修和吹砂等工序。

所述的碱液按质量比为氢氧化钾：水＝30：70；

改进前叶片再结晶图片如图2所示，采用本发明技术改进后叶片再结晶图片如图3所示，由图看出采用新的陶瓷型壳去除方法，解决了陶瓷型壳去除过程中造成叶片应力问题，有效控制了再结晶缺陷。

实施例2

一种单晶叶片陶瓷型壳去除方法，按照以下步骤进行：

(1)将带壳的单晶叶片模组切割分解为单件；

(2)握住叶身，采用铝锤敲击冒口，使叶片叶身易脱壳的部位的陶瓷型壳脱落或开裂。

(3)将带壳叶片竖直放入高压釜中，并将预制的碱液倒入高压釜中，送电加温；高压釜加热温度500℃；压力1MPa；脱壳时间：15h；

(4)完成脱壳的叶片，放入沸腾的热水中浸泡1h取出；