[发明专利]高强度压缩机叶轮

说明书

本发明公开一种高强度压缩机叶轮，包括中心轴和轮盘，轮盘上连接有多个叶轮叶片，多个叶轮叶片均匀围绕所述中心轴设置，叶轮叶片的根部向内延伸与所述中心轴的连接，叶轮叶片的外缘不伸出轮盘的外边沿，所述叶轮叶片的表面覆盖有隔热耐腐蚀复合膜。与现有技术相比，本发明的高强度压缩机叶轮通过调整Al合金中各种组成元素及比例，实现改良的强度和延伸性及其他性能的结合，其表面覆盖有具有耐高温、耐磨损、抗化学腐蚀的隔热耐腐蚀膜，防止压缩机的腐蚀性工作介质，高速冲击叶轮时造成叶轮表面组织破坏，从而降低压缩机叶轮的疲劳寿命并导致过早失效。

技术领域

本发明涉及压缩机叶轮领域，特别涉及一种高强度压缩机叶轮。

背景技术

压缩机叶轮常处于高温、高压和高速运转状态，在旋转中心附近、特别是在盘部，产生来自旋转轴的扭转应力或离心力等引起的较高的应力。近年来，通常采用轻量化设计来有效提高整机运行效率，由铝合金的热锻件切削成叶轮形状的压缩机叶轮。然而，目前，以Si为主要添加元素的易铸造性铝合金制的压缩机叶轮，在使用中随着转速的增大，空气的压缩引起的发热量会增加，另外，排气侧的涡轮叶轮也同时高温化，所以通过其传热，压缩机叶轮所产生的温度增大，易产生变形、进而疲劳破坏的不良情况，不可能继续正常的旋转；同时压缩机叶轮暴露于引入的废气/空气混合气中夹带的任何腐蚀性物种或颗粒物质，这会降低压缩机叶轮的疲劳寿命并导致过早失效。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供高强度压缩机叶轮，以解决提高叶轮在高速运转时的稳定性、可靠性，延长服役寿命和减小功耗，提高叶轮的抗磨损抗腐蚀性能的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种高强度压缩机叶轮，包括中心轴和轮盘，所述轮盘上连接有多个叶轮叶片，多个所述叶轮叶片均匀围绕所述中心轴设置，所述叶轮叶片的根部向内延伸与所述中心轴的连接，所述叶轮叶片的外缘不伸出所述轮盘的外边沿，关键在于：所述叶轮叶片的表面覆盖有隔热耐腐蚀复合膜，所述隔热耐腐蚀薄膜由以下质量份数的原料组成：环氧-有机硅共聚树脂40～60份、改性石墨烯3～12份、改性碳化硅5～10份、固化剂30～50份、增稠剂4～8份、抗氧剂2～4份、活性稀释剂8～15份。

优选的，所述原料的质量份数为：环氧-有机硅共聚树脂45份、改性石墨烯8份、改性碳化硅6份、固化剂33份、增稠剂5份、抗氧剂3份、活性稀释剂10份。

优选的，所述环氧-有机硅共聚树脂采用以下方法获得：将二甲基二乙氧基硅烷和盐酸投入反应釜中，升温至80～110℃，控制搅拌速度200～500r/min，边搅拌边滴加去离子水，滴加完毕后保温反应1～3h，然后减压蒸馏，压力控制在0.06MPa，去除反应过程中产生的小分子，得到有机硅预聚体；将双酚A环氧树脂和有机硅预聚体投入反应釜中，加入乙酰丙酮铝，将体系温度升至100～160℃，控制搅拌速度300～600r/min，恒温反应8h，得到所述环氧-有机硅共聚树脂。

优选的，所述改性石墨烯采用以下方法获得：将石墨烯置于硅烷偶联剂溶液中，超声分散1～3h得到初混物，然后将初混物置于水浴锅中，体系温度升至50～70℃，控制搅拌速度300～400r/min，待充分反应后，将反应物过滤，收集滤渣，分别用去离子水和乙醇清洗滤渣3次，脱除未反应的偶联剂，最后将滤渣置于120℃真空干燥12h，得到所述改性石墨烯。

优选的，所述改性碳化硅采用以下方法获得：将碳化硅经过高温焙烧12h后，冷却至室温后，置于质量比为1:3的双氧水和浓硫酸的混合溶液中，反应浸泡4h得到预处理的碳化硅，然后将预处理的碳化硅置于硅烷偶联剂溶液中，超声分散0.5～2h后，将体系温度升至50～70℃，控制搅拌速度500～700r/min，进行充分反应后，将反应物过滤，收集滤渣，将滤渣分别用去离子水和乙醇清洗，最后将清洗后的滤渣进行真空干燥，得到所述改性碳化硅。

优选的，所述硅烷偶联剂溶液由质量分数为20％wt的偶联剂KH-550、72％wt的乙醇和8％wt的去离子水混合而成。