[发明专利]航空发动机、及风扇叶片、及叶片表面防护层的制备方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机、及风扇叶片、及叶片表面防护层的制备方法，属于航空发动机材料制备技术领域。包括：对基体表面进行喷砂预处理；利用高速电弧喷涂技术对预处理后的基体表面喷涂型材，形成Ga‑Pd‑CrC‑TiO₂防护层。所述型材由表皮和内芯组成，所述表皮为镓合金表皮，所述内芯由Pd粉、CrC粉、TiO₂粉和Ga粉组成；按照质量百分比，所述型材中各组分组成为：Pd粉18％～22％、Ga粉8％～12％、CrC粉和TiO₂粉共5％～8％、余量为镓合金。制备出的Ga‑Pd‑CrC‑TiO₂防护层具有结合强度高、防腐蚀性能优异、表面硬度高等特点，可适应航空发动机叶片恶劣工作环境的要求。

技术领域

本发明涉及航空发动机材料制备的技术领域，特别涉及航空发动机、及风扇叶片、及叶片表面防护层的制备方法。

背景技术

航空发动机风扇叶片的工作环境极为恶劣，既面临高空中液体、温度以及硫化物、二氧化碳等强腐蚀性介质的电化学和化学腐蚀，又面临各种飞鸟、石块等杂物卷入的磨蚀，因此损伤极为严重。

航空发动机风扇叶片在运转过程中，由于叶片与风沙的剧烈摩擦，外表面易于磨损，致使航空发动机风扇叶片在严苛的环境工作时的服役寿命均远远低于设计水平，很多航空发动机风扇叶片在未达设计寿命一半时即已降级使用。目前叶片防护层仅用做地面轮机的耐磨带，无法解决航空发动机叶片磨损、腐蚀等问题。

热喷防护层方法常用于金属材料的表面防护。例如在碳钢(合金钢)/铝涂层体系中，铝为阳极，可对钢基体提供牺牲阳极的电化学保护。同时，铝在腐蚀过程中形成的腐蚀产物可有效阻塞金属涂层表面的微孔隙，形成“自封闭”效应，进一步起到保护钢基体的作用。热喷防护层抗硫化物性能良好，但硬度较低，因此对于航空发动机叶片而言，在有风沙冲蚀的条件下，防护层消耗较快，服役寿命短，此外航空发动机叶片属于复合材料，传统的防护层制备方法并不适用于该叶片材料。

发明内容

本发明提供一种发动机风扇叶片表面防护层的制备方法，用于制备航空发动机风扇叶片表面防护层，解决了防护层在恶劣环境下腐蚀、损耗失效速率快的技术问题。

本发明的另一目的提供一种发动机风扇叶片，以解决现有技术的不足。

本发明的又一目的是提供一种航空发动机，以解决现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种航空发动机风扇叶片表面防护层的制备方法，包括：对基体表面进行喷砂预处理；利用高速电弧喷涂技术对预处理后的基体表面喷涂型材，形成Ga-Pd-CrC-TiO₂防护层。其中型材由表皮和内芯组成，所述表皮为镓合金表皮，所述内芯由Pd粉、CrC粉、TiO₂粉和Ga粉组成；按照质量百分比，所述型材中各组分组成为：Pd粉18％～22％、Ga粉8％～12％、CrC粉和TiO₂粉共5％～8％、余量为镓合金；所述CrC粉占所述CrC粉和TiO₂粉总质量的20％～25％；所述内芯的填充率为33％～35％；所述Pd粉、CrC粉、TiO₂粉和Ga粉的筛分粒度为60～70目。

进一步地，所述基体材质为钛合金复合材料。

进一步地，在进行所述喷砂预处理时，控制压力为0.7～0.8MPa，喷砂角度为80～85°，喷砂距离为170～190mm。

进一步地，所述高速电弧喷涂的工艺参数为：压缩空气压力0.7～0.8MPa、喷涂电压30～31V、喷涂电流130～140A、喷涂距离190～195mm。

进一步地，所述Ga-Pd-CrC-TiO2防护层的厚度为0.5～1cm。

另一方面，本发明提供了一种航空发动机风扇叶片，包括基体和覆盖在所述基体表面的保护层，所述保护层使用本发明所述的方法制得。