[发明专利]一种低惯量、快速响应的金属陶瓷复合材料涡轮转轴

摘要

本发明公开一种低惯量、快速响应的金属陶瓷复合材料涡轮转轴，包括涡轮和转轴。涡轮由内至外分为三层结构，分别为内部主体、过渡层与叶片层。其中内部主体采用传统镍基合金钢，为通过铸造成型方法制造的均匀回转体。过渡层采用高温合金粉末，烧结到内部主体上。叶片层采用氮化硅和氧化锆混合陶瓷材料；叶片层具有轮毂表层以及轮轴外壁周向排列的涡轮叶片。所述转轴采用耐高温钢，一端与复合材料轮采用空心摩擦焊接方式同轴连接。本发明采用镍基合金钢‑高温合金粉末‑陶瓷多种材料复合而成，减轻涡轮质量，使其达到涡轮承受1050℃高温工作环境，与同材料耐高温钢的转轴采用传统摩擦焊接工艺，连接可靠，制造成本低，实现改善发动机响应性的目的。

主权项

1.一种低惯量、快速响应的金属陶瓷复合材料涡轮转轴，其特征在于：包括涡轮和转轴两部分焊接而成；/n所述涡轮由内至外分为三层结构，分别为内部主体、过渡层与叶片层；其中，内部主体采用传统镍基合金钢，为通过铸造成型方法制造的均匀回转体；过渡层采用DOS高温合金粉末，是基于马氏体钢和铁素体钢的基础上，形成的一种具有承受高中子通量的理想核包壳材料，由于本身的晶体结构，体立方中心的钢基体可以形成具有弥散的柯氏气体团，过渡层材料特性界于K418和陶瓷之间，烧结到内部主体上；叶片层采用氮化硅和氧化锆混合陶瓷材料；叶片层具有轮毂表层以及轮轴外壁周向排列的涡轮叶片；叶片层采用瞬间液相粘接成型，具体步骤如下：/n1)将陶瓷粉末与无机粘结剂粉末按重量比1∶1.5混合来制备起始粉末；/n2)采用增材制造工艺将起始粉末在过渡层上成型叶片层；/n3)采用部分瞬间液相烧结来使成型的叶片层致密化；/n所述的转轴一端与涡轮采用空心摩擦焊接方式同轴连接。/n