[发明专利]一种棱边平齐且呈锯齿状排列的叶尖切削涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种棱边平齐且呈锯齿状排列的叶尖切削涂层，其特征在于，包括叶尖基层(1)和设置在其上表面的粘结合金层(2)，在粘结合金层(2)上密布若干硬质陶瓷颗粒(3)；

硬质陶瓷颗粒(3)在叶片厚度方向的颗粒棱边外露呈现锯齿状，在叶片宽度方向上相邻两行的硬质陶瓷颗粒(3)平行排列，形成的硬质陶瓷颗粒层的上表面平整、棱边突出，且与叶尖基层结合牢固；

棱边与叶尖端面平行的硬质陶瓷颗粒占硬质陶瓷颗粒总数量的0.7-0.9倍；

所述硬质陶瓷颗粒(3)距离叶尖基层(1)端面最远的棱边与叶尖基层(1)端面的夹角≤30°，且与叶片服役时的旋转方向夹角＞60°；

所述硬质陶瓷颗粒(3)的最远棱边距离叶尖基层(1)的端面的高度差≤硬质陶瓷颗粒(3)平均粒径的0.15倍；

平行排列的两行硬质陶瓷颗粒的间距为硬质陶瓷颗粒平均粒径的1.2-2.5倍时，满足刮削性能；平行排列的两行硬质陶瓷颗粒的间距为硬质陶瓷颗粒平均粒径的3-10倍，满足散热性能；

以质量百分比计，粘结合金层(2)选择含镍大于53.0％，含铬为6％-28％的镍基合金；或者，选择含钛大于37.5％，含锆为18％-30％，含铜为10％-20％，含镍为5％-10％的钛基合金；

硬质陶瓷颗粒的平均粒径为50～120μm时，满足切削性能需求；硬质陶瓷颗粒的平均粒径为121～350μm时，满足散热性能需求；

硬质陶瓷颗粒选自立方氮化硼颗粒或金刚石颗粒。

2.权利要求1所述的棱边平齐且呈锯齿状排列的叶尖切削涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)叶尖基层表面预处理：对叶尖基层表面依次进行打磨、喷丸和清洗处理；

2)制备粘结合金层：对预处理后的叶尖基层表面涂覆粘结合金层；

3)撒布硬质陶瓷颗粒：将硬质陶瓷颗粒撒布在凹槽平行排列的模具中，振动模具使得硬质陶瓷颗粒的一条棱边与模具凹槽的棱边相接触；

4)加热重熔：将步骤2)制备的涂有粘结合金层的叶尖基层端面对接在撒布有硬质陶瓷颗粒的模具上方，并将对接好的叶尖基层和模具固定，透过模具加热，使得粘结合金重新熔化，硬质陶瓷颗粒与粘结合金牢固结合。

3.根据权利要求2所述的棱边平齐且呈锯齿状排列的叶尖切削涂层的制备方法，其特征在于，步骤2)中，粘结合金层的厚度为硬质陶瓷颗粒平均粒径的0.4-0.8倍；涂覆采用等离子喷涂法，喷涂功率为25-55kW，喷涂距离为20-200mm。

4.根据权利要求2所述的棱边平齐且呈锯齿状排列的叶尖切削涂层的制备方法，其特征在于，步骤3)中，模具中的凹槽为平行排列的V形凹槽，凹槽深度为硬质陶瓷颗粒平均粒径的0.2-0.5倍；

模具的熔点高于粘结合金的1.2倍开尔文温度；制作模具的材料选择和粘结合金和硬质陶瓷颗粒浸润性差的材料。

5.根据权利要求2所述的棱边平齐且呈锯齿状排列的叶尖切削涂层的制备方法，其特征在于，所述模具的单个凹槽的两个最大面之间的夹角的平均值为凹槽角平均值；

单个硬质陶瓷颗粒的单向最小尺寸超过硬质陶瓷颗粒平均粒径0.05倍的面之间的夹角的平均值为颗粒尖角平均值；

凹槽角平均值为颗粒尖角平均值的1-1.5倍。

6.根据权利要求2所述的棱边平齐且呈锯齿状排列的叶尖切削涂层的制备方法，其特征在于，步骤4)中，加热温度为粘结合金熔点按开尔文温度计算的1.05-1.2倍，且该加热温度低于叶尖基层的熔点；

加热采用感应加热，电流为20-65A，加热时间为2-15s。