[发明专利]一种复合材料叶片保护壳体制造方法

说明书

本发明提出了一种复合材料叶片保护壳体制造方法，所述方法包括：根据待保护复合材料叶片制作仿形芯模；在所述仿形芯模的表面涂覆易脱层；在所述易脱层表面涂覆阻隔层；在所述阻隔层表面涂覆增韧层；在所述增韧层表面涂覆耐冲蚀层；进行热处理获得由所述阻隔层、增韧层和耐冲蚀层组成保护壳体。本发明在钛合金壳体中增加阶梯化结构设计，通过增韧层和耐冲蚀层的配合提高了壳体韧性，保证了壳体具有较好的耐冲刷性能。同时，在增韧层与易脱层之间增加阻隔层，隔绝低熔点合金，避免其与钛合金接触造成污染以及性能下降的问题。

技术领域

本申请涉及航空技术领域，尤其涉及一种复合材料叶片保护壳体制造方法。

背景技术

树脂基复合材料叶片时现代航空涡扇发动机减重的重要手段，但是由于复合材料本身特性的原因，在服役环境条件下，复合材料叶片前缘非常易于出现由于异物及砂砾撞击或冲刷造成的损伤，如图1所示，O处即为意外损伤部位。因此，通常需要在叶片前缘安置V型金属保护壳以提高复合材料叶片的抗冲刷能力，目前常用的制造方法包括数控加工、热成型和冷喷涂等。

V型金属保护壳可以通过机加工+胶接的方法实现对复合材料叶片的保护，由于与复合材料叶片存在应变差异，而且在发动机工作过程中前缘会发生温升，V型金属保护壳会与其保护的复合材料叶片分开，二者之间的夹杂颗粒进一步加剧损伤，从而造成保护失效以及叶片断裂。

另外，数控加工法采用棒材或模锻件进行，存在成本高、产出率低、污染环境等缺点，尤其是当加工类似金属保护壳这种薄壁、复杂形状的零件，这些缺点更加突出；而且随着发动机效率的提高，叶片形状日益复杂，加剧了数控加工V型壳的难度，也造成了热成型V型金属壳更加困难。为此有人提出采用冷喷涂近净成型的方法制造V型金属保护壳，钛合金由于其优异的比强度是作为金属保护壳材料的主要选择。然而对于钛合金保护壳，低熔点合金将造成钛合金脆化，钛合金壳体含有硬质相造成钛合金保护壳韧性差、易剥落，纯钛合金又太软，耐冲刷能力不足。为此必须设计新的方法改进钛合金壳体的性能。

发明内容

为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种复合材料叶片保护壳体制造方法。

本发明实施例提供了一种复合材料叶片保护壳体制造方法，所述方法包括：

根据待保护复合材料叶片制作仿形芯模；

在所述仿形芯模的表面涂覆易脱层；

在所述易脱层表面涂覆阻隔层；

在所述阻隔层表面涂覆增韧层；

在所述增韧层表面涂覆耐冲蚀层；

进行热处理获得由所述阻隔层、增韧层和耐冲蚀层组成保护壳体。

优选地，所述易脱层的材料为锡、锌、铅或铋中的一种或几种的合金，所述易脱层的厚度为0.2mm-0.5mm。

优选地，所述阻隔层的材料为不锈钢或铝合金，所述阻隔层的厚度为0.1mm-0.2mm。

优选地，所述在所述阻隔层表面涂覆增韧层的过程为：

在所述阻隔层表面涂覆金属层；

在所述金属层表面涂覆增硬层；

将所述金属层和所述增硬层依次重叠涂覆多次形成所述增韧层。

优选地，所述金属层的材料为钛或钛合金，所述金属层的厚度为0.05mm-0.2mm。

优选地，所述增硬层的材料为钛和硬质颗粒的混合物或钛合金和硬质颗粒的混合物，所述硬质颗粒含量为10wt％-25wt％，所述硬质颗粒为碳化钨、碳化铬、氮化钛、硼化钛或碳化钛中的一种或几种的组成，所述增硬层的厚度为0.1mm-0.2mm。

优选地，所述增韧层的厚度为0.2mm-0.8mm。