铝基复合材料叶片制造技术

本实用新型专利技术的目的在于提供一种铝基复合材料叶片，其具有高强度、低密度并适合于传统的加工手段。该铝基复合材料叶片包括叶片本体，所述叶片本体包括一体成型的叶身、上缘板和下缘板，叶片本体的基体为铝或铝合金，增强物为TiB2颗粒，所述TiB2颗粒的粒径在20～300nm之间。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及航空发动机的风扇叶片。
技术介绍
现代涡扇航空发动机正朝着大涵道比、大推力、低油耗、高安全可靠的方向不断发展。发动机尺寸不断增大，以钛合金为代表的传统金属材料逐渐不能满足现代高性能大涵道比涡扇发动机对强度和重量的需求。能否采用新材料在满足性能的前提下降发动机的重量就成为影响航空发动机发展的关键环节之一。涵道比越大，风扇外涵导流叶片尺寸相对越大，采用传统的钛合金，必然会增加叶片的重量，提高耗油率；而采用树脂基复合材料，则提高了加工成本和工艺难度。在大涵道比发动机中，外涵导流叶片需要具有支撑中介机匣的作用，导流叶片后无支板，在这种情况下，需要导流叶片具有较大的强度。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种铝基复合材料叶片，其具有高强度、低密度并适合于传统的加工手段。一种铝基复合材料叶片包括叶片本体，所述叶片本体包括一体成型的叶身、上缘板和下缘板，叶片本体的基体为铝或铝合金，增强物为TiB2颗粒，所述TiB2颗粒的粒径在20～300nm之间。进一步地，所述下缘板与所述叶片本体的轴线的夹角在15-30度之间。进一步地，所述叶身具有尾缘，所述尾缘与所述叶片本体的轴线的夹角在10-30度之间。进一步地，所述尾缘径向高度在50-2000mm之间。进一步地，所述叶身具有前缘，所述前缘的径向高度在50-2000mm之间。进一步地，所述TiB2颗粒的形状为六方体或长方体。进一步地，所述上缘板的轴向长度是所述尾缘的所述径向高度的0.1-0.5倍。进一步地，所述下缘板的轴向长度是所述前缘的所述径向高度的0.1-0.5倍。进一步地，所述上缘板的厚度在20-150mm之间，所述下缘板的厚度在5-50mm之间。进一步地，所述叶身具有翼型形状的截面，叶身包括底部和叶尖，所述底部的翼型与所述叶尖的翼型的扭角在5度～90度之间，所述叶尖的轴向长度在50～300mm之间。本技术的有益效果是：采用铝基复合材料开展民用航空发动机导流叶片设计，相较于钛合金叶片，能够有效降低导流叶片的重量，相较于树脂基复合材料，可以采用传统的加工手段，可实现航空发动机经济性的提升。另外，根据专利技术人的初步测算，叶片耐冰雹、鸟撞等外物冲击的能力提高，抗冲蚀能力提高了2倍，加工难度明显降低，成本下降33％以上。附图说明本技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：图1为本技术一实施例中铝基复合材料叶片的示意图。图2为图1所示叶片的翼型示意图。图3为图1所示叶片的上、下缘板周向宽度示意图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本技术，但是本技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本技术的保护范围。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本技术实际要求的保护范围构成限制。如图1所示，铝基复合材料叶片包括叶片本体，叶片本体的基体为铝或铝合金，增强物为TiB2颗粒，TiB2颗粒的粒径在20～300nm之间。在一实施例中，基体材料可以是铝合金，整个叶片基体的组分质量百分比是但不限于：Zn 5～10％，Mg 1～3％，Cu 2～4％，Cr 0.1～0.5％,TiB2颗粒0.1～40％，余量为Al。叶片本体包括一体成型的叶身1、上缘板2和下缘板3，叶身1具有前缘11和尾缘12。叶身为翼型形状，如图2示出叶身1的截面形状。在优选的实施例中，TiB2颗粒的尺寸在20～300nm之间，颗粒形状为六方形或长方形，TiB2颗粒弥散分布在基体中，这可以使得TiB2颗粒与基体界面干净，无界面反应。继续参照图1，前缘11的径向高度H1在50-2000mm，尾缘12径向高度H2在50-2000mm。上缘板2的轴向长度L2是0.1～0.5倍的H2,下缘板3的轴向长度L1是0.1～0.5倍的H。上缘板2的厚度H5是20～150mm，下缘板3的厚度是5～50mm。上缘板2通过螺栓与机匣连接。下缘板3与轴向的夹角是15～30度，这个角度有利于提高导叶根部流速，从而减小二次流动，叶身1的尾缘12与轴线的夹角是10～30度，这个角度有利于降低风扇和导叶的转静噪声。从图2所示的截面来看，叶身1的翼型形状的截面的前、尾缘半径在0.1～3mm之间。另外，叶身1的底部的翼型与叶尖的翼型的扭角在5°～90°之间，叶身1的底部和叶尖可以结合图1所示的叶身1所处的状态为参考，叶尖轴向长度L1在50～300mm之间。如图3所示，上缘板2的周向长度W1是0.01～0.2倍H1，下缘板3的周向长度W2是0.005～0.2倍H2。另外，上、下缘板2、3和叶身1分别采用光滑曲面连接，光滑过渡圆角半径为0.01～20mm。叶片整体在周向无弯曲。本技术虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本技术，任何本领域技术人员在不脱离本技术的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本技术权利要求所界定的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
铝基复合材料叶片，包括叶片本体，其特征在于，所述叶片本体包括一体成型的叶身、上缘板和下缘板，叶片本体的基体为铝或铝合金，增强物为TiB2颗粒，所述TiB2颗粒的粒径在20～300nm之间。

【技术特征摘要】
1.铝基复合材料叶片，包括叶片本体，其特征在于，所述叶片本体包括一体成型的叶身、上缘板和下缘板，叶片本体的基体为铝或铝合金，增强物为TiB2颗粒，所述TiB2颗粒的粒径在20～300nm之间。2.如权利要求1所述的铝基复合材料叶片，其特征在于，所述下缘板与所述叶片本体的轴线的夹角在15-30度之间。3.如权利要求1所述的铝基复合材料叶片，其特征在于，所述叶身具有尾缘，所述尾缘与所述叶片本体的轴线的夹角在10-30度之间。4.如权利要求3所述的铝基复合材料叶片，其特征在于，所述尾缘径向高度在50-2000mm之间。5.如权利要求1所述的铝基复合材料叶片，其特征在于，所述叶身具有前缘，所述前缘的径向高度在50-2000mm之间。6.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：解亚东，陈云永，
申请(专利权)人：中航商用航空发动机有限责任公司，
类型：新型
国别省市：上海;31