[发明专利]一种防污钛合金汽轮机叶片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机叶片技术领域，特别是涉及一种防污钛合金汽轮机叶片及其制备方法。

背景技术

钛合金是一种新型结构材料，它具有优异的综合性能，如密度小(～4.5g·cm-3)，比强度和比断裂韧性高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，低温韧性良好，抗蚀性能优异，某些钛合金的最高工作温度为550℃，预期可达700℃；钛金属的密度较小，为4.5g/cm3，仅为铁的60％，通常与铝、镁等被称为轻金属，其相应的钛合金、铝合金、镁合金则称为轻合金；世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对钛合金材料进行研究开发，并且得到了实际应用。

因此它在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用，发展迅猛。轻合金、钢等的(σ0.2/密度)与温度的关系，钛合金的比强高于其他轻金属、钢和镍合金，并且这一优势可以保持到500℃左右，因此某些钛合金适于制造燃气轮机部件。

由于汽轮机叶片长期在潮湿的环境下工作，且蒸汽中会携带较多的杂质及灰尘，杂质及灰尘会与蒸汽结合而粘合到汽轮机叶片上，长期环境下，不但会影响汽轮机叶片的工作效率，且会腐蚀汽轮机叶片，导致汽轮机叶片断裂等现象发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是杂质及灰尘会与蒸汽结合而粘合到汽轮机叶片上，长期环境下，不但会影响汽轮机叶片的工作效率，且会腐蚀汽轮机叶片，导致汽轮机叶片断裂，克服现有技术的缺点，提供一种防污钛合金汽轮机叶片及其制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种防污钛合金汽轮机叶片，包括叶身及叶根，所述叶身包括内圆弧面和外圆弧面，所述内圆弧面上开设有粗糙面,该汽轮机叶片的化学成分及质量百分比含量如下：C：3.3-4.2％，Si：0.2-3.6％，Mn：0.2-1.1％，P<0.1％,S<0.05％,Ni：0.2-3.0％，V：0.35-0.38％，Mo：0.02-0.04％，Ti：0.04-0.6％，ZnO:0.05-0.3％,Cu:0.7-0.95％，TiN：0.2-0.9％，TiAlN：0.03-1.1％，CrN：0.09-0.2％，总量小于0.3％的Cr及Co，余量为Fe。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，该汽轮机叶片的化学成分及质量百分比含量如下：C：3.9％，Si：0.3％，Mn：0.9％，P：0.09％,S：0.04％,Ni：0.25％，V：0.36％，Mo：0.03％，Ti：0.05％，ZnO:0.27％,Cu:0.73％，TiN：0.7％，TiAlN：0.04％，CrN：0.1％，总量为0.2％的Cr及Co，余量为Fe。

前所述的一种防污钛合金汽轮机叶片，所述叶身沿其长边方向排列有若干小孔。

前所述的一种防污钛合金汽轮机叶片，所述小孔呈圆台状，且圆台状所述小孔的底面靠近内圆弧面设置。

前所述的一种防污钛合金汽轮机叶片，所述ZnO和Cu粉末的粒度为7～35μm。

一种用于防污钛合金汽轮机叶片的制备方法，包括以下步骤：

a、将C、Si、Mn、P、S、Ni、V、Mo、Ti、Cr、Co、TiN、TiAlN、CrN和Fe经过冶炼、热轧和冷却制成汽轮机叶片坯料，用砂轮切割机对坯料进行切割，切割后在曲轴压力机上挤杆、锻头成形，得到汽轮机叶片成形坯料；

b、锻造时先对锻模进行预热至190℃并采用模具润滑剂对锻模进行润滑，采用预热并润滑后的锻模对步骤a中的成形坯料进行锻造，预锻温度为678℃，终锻温度为820℃，得到汽轮机叶片半成品；

c、锻造后，在汽轮机叶片半成品炉热至760℃时保温10分钟，然后炉冷却至263℃，随后打开炉门继续缓冷至150℃出炉空冷至室温；

d、采用压缩空气为动力，将氧化铝或者金刚砂对汽轮机叶片半成品内圆弧面高速喷射冲击，在汽轮机叶片半成品内圆弧面上形成粗糙面；

e、对汽轮机叶片采用激光束熔化切割加工工艺，沿着叶身的长边方向对汽轮机叶片打孔，当入射的激光束功率密度超过某一值后，光束照射点出的材料内部开始蒸发，形成孔洞，一旦这种小孔形成，它将作为黑体吸收所有的入射激光束能量，小孔被熔化金属壁所包围，与光束同轴的辅助回吸把熔融材料带走。