[发明专利]一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法

说明书

本发明涉及涡轮叶片技术领域，具体涉及一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，包括步骤：将塑料颗粒与防护材料混合，形成第一混合填料；将第一混合填料填入涡轮叶片的内腔；施加外力调整混合填料中的组分分布，形成具有梯度结构的第二混合填料；将第二混合填料固化成型；去除固化成型后的第二混合填料中的塑料颗粒，形成多孔梯度防护材料。该用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法的目的是解决用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法的问题。

技术领域

本发明涉及涡轮叶片技术领域，具体涉及一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法。

背景技术

涡轮叶片是航空发动机核心部件，其上分布的气膜冷却孔是提高叶片耐高温能力的关键结构。超快激光制孔可实现无再铸层、微裂纹等热致缺陷，且可以加工叶片表面的热障涂层，成为涡轮叶片制备气膜孔的首选方法之一。但是激光通过叶片前壁后继续传播至内腔对壁，容易在对壁形成微坑或微裂纹等不可逆损伤，降低涡轮叶片可靠性，严重影响涡轮叶片服役性能。

为了解决叶片内腔对壁损伤问题，业界存在采用防护材料填充和结合专业的探测系统辅助调节制孔过程工艺参数两种技术路线。

用于内腔填充的防护材料应具有散射、反射或吸收对应波长激光的特点，但采用通常的防护材料及成型方法成型后多为均质结构，激光与防护材料作用时未产生明显的梯度效应。采用均质防护结构阻隔激光避免对壁损伤，当防护材料的耐激光烧蚀能力较强时，叶片内腔中难以形成排渣通道，制孔残渣从小孔入口排出易二次封堵孔口，不仅制孔效率低，且影响孔型及质量。当防护材料的耐激光烧蚀能力较弱时，防护材料短时间内被消耗，无法起到长时有效保护内腔对壁的功能。由于均质结构不存在梯度效应，很难同时保证制孔效率和孔型质量，且严格限制了激光参数、制孔路径和制孔时间等工艺窗口的选择，制孔前需做大量工艺试验确认对壁防护效果。

由于使用均质防护材料时存在一定不足，业内也开展了配置专业的探测系统检测及辅助调节制孔过程工艺参数的过程控制研究。通过引入实时监测、分析及反馈控制系统，虽然可以解决对壁损伤问题，但系统复杂，成本高昂，另外进入辐照防护材料的修型阶段后通常加工效率显著下降，整体制孔效率降低，性价比很低。

综上所述，均质型防护结构及引入辅助检测反馈调节系统，均无法同时满足高性价比、高效率和高质量的制孔对壁防护需求。

因此，发明人提供了一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，解决了现有的涡轮叶片制孔方法不能同时满足高性价比、高效率和高质量的制孔对壁防护需求的技术问题。

(2)技术方案

本发明提供了一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，包括以下步骤：

将塑料颗粒与防护材料混合，形成第一混合填料；

将所述第一混合填料填入涡轮叶片的内腔；

施加外力调整所述混合填料中的组分分布，形成具有梯度结构的第二混合填料；

将所述第二混合填料固化成型；

去除固化成型后的第二混合填料中的塑料颗粒，形成多孔梯度防护材料。

进一步地，所述塑料颗粒为密度小于0.1g/cm³的泡沫塑料颗粒或中心包裹铁磁性物质的泡沫塑料颗粒。

进一步地，所述铁磁性物质为铁、钴镍及其合金、铁氧体中的至少一种。

进一步地，所述塑料颗粒为尺寸在0.2mm～1mm的球形颗粒或不规则形状颗粒。