一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层制造技术

一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层，包括用于与叶片进行连接的过渡层，所述过渡层远离叶片的一侧设有功能层，所述功能层的外侧设有清洁层，所述清洁层包括一基本平滑的平面，在平面上均布有若干清洁凸起。本申请采用多层结构以使得不同层可以实现不同的结构，以得到不同的功能，继而提高涂层整体功能性的同时，也大大提高它的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层
本申请涉及一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层。
技术介绍
在燃气涡轮发动机中，主要的运动部件为涡轮，而涡轮本身主要是通过叶片进行相应能量的传导，且与外界的静部件进行密切接触。因此涡轮本身的性质几乎就决定了燃气涡轮发动机的质量，为了增强涡轮的性能，业界有非常多的方法，大体可以分为本身结构、材料的优化和涂覆涂层。而在叶片中，环境更加复杂的是叶尖部分，由于叶尖部分需要直接与静部件进行密封连接，势必产生一定的磨损，但是磨损如果过于严重，则会对于其他部分产生破坏、甚至直接导致失稳。
技术实现思路
为了解决上述问题，本申请提出了一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层，包括用于与叶片进行连接的过渡层，所述过渡层远离叶片的一侧设有功能层，所述功能层的外侧设有清洁层，所述清洁层包括一基本平滑的平面，在平面上均布有若干清洁凸起。本申请采用多层结构以使得不同层可以实现不同的结构，以得到不同的功能，继而提高涂层整体功能性的同时，也大大提高它的可靠性。具体来说，过渡层主要是起到与叶片原来材料的连接功能，并且可以屏蔽掉原本材料对于功能层的影响，功能层作为夹层存在，主要是起到两个作用，一个是设置陶瓷凸起，第二个是当最外层的清洁层磨损后，依然可以起到实质性的摩擦作用，从而在保证效果的前提之下延长整个涂层的使用时间。优选的，所述功能层的制备原料包括陶瓷粉末，使得功能层形成之后，在功能层的表面有陶瓷粉末形成的陶瓷凸起，所述清洁层均匀附着在功能层上，使得依托陶瓷凸起形成清洁凸起。本申请的清洁层本身之所以采用平整设置，主要是为如下两个目的，能够在初期降低陶瓷表面的尖锐之处的影响，减少对于其他部件的损坏，另外一个目的是，清洁层本体可以填充一部分功能层上陶瓷凸起与其自身之间的间隙，从而即使在清洁层完全磨损之后，也能一定程度上避免陶瓷凸起发生脱落。优选的，所述过渡层由以下质量份数的原料制备而成：Co：40-60份；Cr：15-25份；Al：15-25份；Zr：5-15份。优选的，所述过渡层按照如下方式制备而成：将200-500目的Co、Cr、Al、Zr在惰性气体的保护下球磨不少于3h，然后放入到等离子喷涂装置中对叶尖在惰性气体保护下进行喷涂，电离气体为氢气。优选的，所述过渡层的厚度为50-100μm。优选的，所述功能层由以下质量份数的原料制备而成：SiC：8-15份；Ti：30-50份；Cr：20-30份；Co：20-30份。优选的，所述陶瓷粉末为SiC，所述过渡层按照如下方式制备而成：将200-500目的Co、Cr、Ti在惰性气体的保护下球磨不少于3h，然后放入200-500目的SiC，再放入到等离子喷涂装置中对叶尖在惰性气体保护下，在过渡层上进行喷涂，电离气体为氢气。本申请采用体积相对大一些的SiC作为可以产生凸起底部，将SiC附着到Co、Cr、Ti形成的涂层当中，为形成清洁凸起提供物质基础。优选的，所述过渡层的厚度为900-1000μm。优选的，所述清洁层由以下质量份数的原料制备而成：Co：20-30份；Cr：10-20份；Ti：50-70份；Al：10-20份；所述清洁层厚度为50-200μm。优选的，所述清洁层按照如下方式制备而成：将200-500目的Co、Cr、Ti、Al在惰性气体的保护下球磨不少于3h，再放入到等离子喷涂装置中对叶尖在惰性气体保护下，在过渡层上进行喷涂，电离气体为氢气；所述过渡层的喷涂在功能层喷涂完毕之后立即进行喷涂。本申请能够带来如下有益效果：1.本申请采用多层结构以使得不同层可以实现不同的结构，以得到不同的功能，继而提高涂层整体功能性的同时，也提高它的可靠性。具体来说，过渡层主要是起到与叶片原来材料的连接功能，并且可以屏蔽掉原本材料对于功能层的影响，功能层作为夹层存在，主要是起到两个作用，一个是设置陶瓷凸起，第二个是当最外层的清洁层磨损后，依然可以起到实质性的摩擦作用，从而在保证效果的前提之下延长整个涂层的使用时间；2.本申请的清洁层本身之所以采用平整设置，主要是为如下两个目的，能够在初期降低陶瓷表面的尖锐之处的影响，减少对于其他部件的损坏，另外一个目的是，清洁层本体可以填充一部分功能层上陶瓷凸起与其自身之间的间隙，从而即使在清洁层完全磨损之后，也能一定程度上避免陶瓷凸起发生脱落；3.本申请采用体积相对大一些的SiC作为可以产生凸起底部，将SiC附着到Co、Cr、Ti形成的涂层当中，为形成清洁凸起提供物质基础。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本申请进行详细阐述。在实施例中，准备和叶尖相同的板材，然后配置过渡层、功能层和清洁层的原料：S1.首先将板材进行表面摩擦处理；S2.将200-500目的Co、Cr、Al、Zr在惰性气体的保护下球磨不少于3h，然后放入到等离子喷涂装置中对叶尖在惰性气体保护下进行喷涂，电离气体为氢气；S3.将200-500目的Co、Cr、Ti在惰性气体的保护下球磨不少于3h，然后放入200-500目的SiC，再放入到等离子喷涂装置中对叶尖在惰性气体保护下，在过渡层上进行喷涂，电离气体为氢气；S4.过渡层的喷涂在功能层喷涂完毕之后立即进行，立即进行喷涂将200-500目的Co、Cr、Ti、Al在惰性气体的保护下球磨不少于3h，再放入到等离子喷涂装置中对叶尖在惰性气体保护下，在过渡层上进行喷涂，电离气体为氢气，各种组份的组成见表1；表1：表1续表：S5.利用显微硬度仪进行硬度测试，然后用Taber磨耗试验机进行测试，直至摩擦露出叶尖材料，记录摩擦次数，如表2所示。表2：序号显微维氏硬度(HV)摩擦数量(次)18701750028901820038501780048401250058501020068101305078301120087901440099109400108307810118505200由此可见，采用三层复合设置的过渡层、功能层和清洁层，可以使得在具有较高硬度的前提之下，还可以有较好的耐磨性能；在不具有过渡层时，耐摩擦的数目明显变少，同样，若没有清洁层，耐磨能力也会大大降低且维氏硬度也会降低，在没有功能层时，耐磨能力也降低明显。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层，其特征在于：包括用于与叶片进行连接的过渡层，所述过渡层远离叶片的一侧设有功能层，所述功能层的外侧设有清洁层，所述清洁层包括一基本平滑的平面，在平面上均布有若干清洁凸起。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层，其特征在于：包括用于与叶片进行连接的过渡层，所述过渡层远离叶片的一侧设有功能层，所述功能层的外侧设有清洁层，所述清洁层包括一基本平滑的平面，在平面上均布有若干清洁凸起。


2.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层，其特征在于：所述功能层的制备原料包括陶瓷粉末，使得功能层形成之后，在功能层的表面有陶瓷粉末形成的陶瓷凸起，所述清洁层均匀附着在功能层上，使得依托陶瓷凸起形成清洁凸起。


3.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层，其特征在于：所述过渡层由以下质量份数的原料制备而成：Co：40-60份；Cr：15-25份；Al：15-25份；Zr：5-15份。


4.根据权利要求3所述的一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层，其特征在于：所述过渡层按照如下方式制备而成：将200-500目的Co、Cr、Al、Zr在惰性气体的保护下球磨不少于3h，然后放入到等离子喷涂装置中对叶尖在惰性气体保护下进行喷涂，电离气体为氢气。


5.根据权利要求3所述的一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层，其特征在于：所述过渡层的厚度为50-100μm。


6.根据权利要求1所述的一种燃气涡轮发动机的叶片的叶尖涂层，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨君，张庆林，韩广德，王健，周学升，李延骁，高岩飞，刘永辉，郭峻宇，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东;37