航空发动机、及风扇叶片、及叶片表面防护层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种航空发动机、及风扇叶片、及叶片表面防护层的制备方法，属于航空发动机材料制备技术领域。包括：对基体表面进行喷砂预处理；利用高速电弧喷涂技术对预处理后的基体表面喷涂型材，形成Ga‑Pd‑CrC‑TiO

【技术实现步骤摘要】
航空发动机、及风扇叶片、及叶片表面防护层的制备方法
本专利技术涉及航空发动机材料制备的
，特别涉及航空发动机、及风扇叶片、及叶片表面防护层的制备方法。
技术介绍
航空发动机风扇叶片的工作环境极为恶劣，既面临高空中液体、温度以及硫化物、二氧化碳等强腐蚀性介质的电化学和化学腐蚀，又面临各种飞鸟、石块等杂物卷入的磨蚀，因此损伤极为严重。航空发动机风扇叶片在运转过程中，由于叶片与风沙的剧烈摩擦，外表面易于磨损，致使航空发动机风扇叶片在严苛的环境工作时的服役寿命均远远低于设计水平，很多航空发动机风扇叶片在未达设计寿命一半时即已降级使用。目前叶片防护层仅用做地面轮机的耐磨带，无法解决航空发动机叶片磨损、腐蚀等问题。热喷防护层方法常用于金属材料的表面防护。例如在碳钢(合金钢)/铝涂层体系中，铝为阳极，可对钢基体提供牺牲阳极的电化学保护。同时，铝在腐蚀过程中形成的腐蚀产物可有效阻塞金属涂层表面的微孔隙，形成“自封闭”效应，进一步起到保护钢基体的作用。热喷防护层抗硫化物性能良好，但硬度较低，因此对于航空发动机叶片而言，在有风沙冲蚀的条件下，防护层消耗较快，服役寿命短，此外航空发动机叶片属于复合材料，传统的防护层制备方法并不适用于该叶片材料。
技术实现思路
本专利技术提供一种发动机风扇叶片表面防护层的制备方法，用于制备航空发动机风扇叶片表面防护层，解决了防护层在恶劣环境下腐蚀、损耗失效速率快的技术问题。本专利技术的另一目的提供一种发动机风扇叶片，以解决现有技术的不足。本专利技术的又一目的是提供一种航空发动机，以解决现有技术的不足。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种航空发动机风扇叶片表面防护层的制备方法，包括：对基体表面进行喷砂预处理；利用高速电弧喷涂技术对预处理后的基体表面喷涂型材，形成Ga-Pd-CrC-TiO2防护层。其中型材由表皮和内芯组成，所述表皮为镓合金表皮，所述内芯由Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉组成；按照质量百分比，所述型材中各组分组成为：Pd粉18％～22％、Ga粉8％～12％、CrC粉和TiO2粉共5％～8％、余量为镓合金；所述CrC粉占所述CrC粉和TiO2粉总质量的20％～25％；所述内芯的填充率为33％～35％；所述Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉的筛分粒度为60～70目。进一步地，所述基体材质为钛合金复合材料。进一步地，在进行所述喷砂预处理时，控制压力为0.7～0.8MPa，喷砂角度为80～85°，喷砂距离为170～190mm。进一步地，所述高速电弧喷涂的工艺参数为：压缩空气压力0.7～0.8MPa、喷涂电压30～31V、喷涂电流130～140A、喷涂距离190～195mm。进一步地，所述Ga-Pd-CrC-TiO2防护层的厚度为0.5～1cm。另一方面，本专利技术提供了一种航空发动机风扇叶片，包括基体和覆盖在所述基体表面的保护层，所述保护层使用本专利技术所述的方法制得。本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请实施例制备的抗腐蚀、抗磨损的航空发动机风扇叶片防护层，具有结合强度高、防腐性能优异、表面硬度高等特点；所制备的防护层可应用于航空发动机风扇叶片防腐抗磨损，提高叶片的服役寿命。附图说明图1是本申请实施例中制备航空发动机风扇叶片防护层的方法流程图。图2是本申请实施例1制备的Ga-Pd-CrC-TiO2防护层截面SEM照片。图3是本申请实施例1制备的Ga-Pd-CrC-TiO2防护层在4000ppm酸性水中120h后的表面形貌图。具体实施方式本申请实施例提供一种航空发动机风扇叶片表面防护层的制备方法，解决了防护层在恶劣环境下腐蚀、损耗失效速率快的技术问题，可应用于航空发动机风扇叶片防腐抗磨损，提高叶片的服役寿命。为解决上述技术问题，本申请实施例总体思路如下：本申请提供了一种航空发动机风扇叶片表面防护层的制备方法，包括：对基体表面进行喷砂预处理；利用高速电弧喷涂技术对预处理后的基体表面喷涂型材，形成Ga-Pd-CrC-TiO2防护层。其中型材由表皮和内芯组成，所述表皮为镓合金表皮，所述内芯由Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉组成；按照质量百分比，所述型材中各组分组成为：Pd粉18％～22％、Ga粉8％～12％、CrC粉和TiO2粉共5％～8％、余量为镓合金。所述CrC粉占所述CrC粉和TiO2粉总质量的20％～25％。所述内芯的填充率为33％～35％。所述Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉的筛分粒度为60～70目。由于本申请以镓作为耐蚀相基材，在镓基材中加入Pd、CrC、TiO2合金元素，有利于提高防护层的耐腐蚀性能和耐磨性能，从而有效解决防护层在恶劣环境下腐蚀失效速率快的技术问题。为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。本申请实施例提供了一种航空发动机风扇叶片表面防护层的制备方法，包括：对基体表面进行喷砂预处理；利用高速电弧喷涂技术对预处理后的基体表面喷涂型材，形成Ga-Pd-CrC-TiO2防护层。其中型材由表皮和内芯组成，所述表皮为镓合金表皮，所述内芯由Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉组成；按照质量百分比，所述型材中各组分组成为：Pd粉18％～22％、Ga粉8％～12％、CrC粉和TiO2粉共5％～8％、余量为镓合金。本申请实施例中，所述CrC粉占所述CrC粉和TiO2粉总质量的20％～25％。本申请实施例中，所述内芯的填充率为33％～35％。内芯填充率过大会造成型材制备过程中成型困难，过小则容易造成型材空芯。内芯中添加适量Ga粉可保证内芯与镓合金表皮充分反应。本申请实施例中，所述Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉的筛分粒度为60～70目，所述筛分粒度是指颗粒可以通过筛网的筛孔尺寸。Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉的粒度过大或过小会造成喷涂过程中焰流不稳定，具体实施过程中过60～70目筛以保证合适的粒度。Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉作为内芯填充物，须充分混合，且粒度不能相差过大，以免在混粉过程中出现偏聚。本申请实施例利用Pd粉和(CrC+TiO2)粉来提高防护层耐硫化物腐蚀性能和耐石沙磨损性能，考虑各粉末的熔点与粒度等因素，采用该型材设计，可以最大限度的提高材料的利用率，且在一定程度上降低了各材料熔点不同的影响。本申请实施例中的型材采用现有的常规方法来制备：先将Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉按设计配比混合均匀，并准备好一定规格的镓合金，通过成型装置经过裁带、轧带、填粉、封口、拔丝等过程，制得成品型材，型材生产过程中的工艺参数，以能连续生产和不出现翻带、断带、断丝等现象为要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机风扇叶片表面防护层的制备方法，其特征在于，包括：对基体表面进行喷砂预处理；利用高速电弧喷涂技术对预处理后的基体表面喷涂型材，形成Ga-Pd-CrC-TiO

【技术特征摘要】
1.一种发动机风扇叶片表面防护层的制备方法，其特征在于，包括：对基体表面进行喷砂预处理；利用高速电弧喷涂技术对预处理后的基体表面喷涂型材，形成Ga-Pd-CrC-TiO2防护层；其中型材由表皮和内芯组成，所述表皮为镓合金表皮，所述内芯由Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉组成；按照质量百分比，所述型材中各组分组成为：Pd粉18％～22％、Ga粉8％～12％、CrC粉和TiO2粉共5％～8％、余量为镓合金；
所述CrC粉占所述CrC粉和TiO2粉总质量的20％～25％；
所述内芯的填充率为33％～35％；
所述Pd粉、CrC粉、TiO2粉和Ga粉的筛分粒度为60～70目。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基体材质为钛合金复合材料。


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【专利技术属性】
技术研发人员：尹丛勃，宋和国，陈雷，裴满，何明宇，
申请(专利权)人：擎能动力科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32