專利名稱：汽輪葉片進氣邊的激光強化工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬機械工程領域，涉及汽輪葉片防水氣腐蝕激光強化技術，適用于飛機渦輪葉片特別是300MW以上的汽輪機葉片進氣邊的局部強化處理。
背景技術：
亞臨界(300MW)、超臨界(600MW)乃至超超臨界汽輪機的安全要求甚高，因而其葉片也必需具有高的壽命與可靠性。由于此類汽輪機葉片的半徑較大且工作在較高的溫度與轉(zhuǎn)速下，葉片不可避免地承受著疲勞損傷與水氣腐蝕。這就要求葉片具有抗水氣蝕性能與更可靠的綜合機械性能。通常較小容量汽輪機的葉片由此2Cr13制造，并施以高頻淬火等方法來提高葉片的抗水氣蝕性能。如專利號99114809.6；9923146.3；03151416.2等。前二個專利涉及高頻淬火，其缺點是感應圈制作困難、變形大而難以使用；后者效果不錯，但也僅適用于由2Cr13制造的葉片。也有的通過熱噴涂、電鍍硬鉻或涂覆特殊陶士并在窯爐內(nèi)燒制的方法如200410081560.0專利。前者因結(jié)合力差，后者因高溫燒制對整體性能有影響而均難以應用；也有在超高強度鋼制葉片上鑲嵌釬焊硬質(zhì)合金片用于大容量汽輪機葉片的，其機械性能因鑲嵌而損失、可靠性也有問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有葉片激光強化技術中操作困難、不穩(wěn)定、可靠性差等缺點，提供一種操作方便、機械性能強、使用效果好的葉片激光強化工藝。
本發(fā)明所述的汽輪葉片進氣邊的激光強化工藝，所述葉片材質(zhì)為不銹類沉淀硬化超高強度鋼，所述激光強化工藝包括如下工藝步驟(1)清潔葉片進氣邊需處理區(qū)表面；(2)在清潔后的表面涂覆合金吸光材料；(3)在合金吸光涂層干燥后，根據(jù)涂層面積選擇對應光斑的光束進行激光固溶處理，所述的激光固溶處理參數(shù)為，激光功率密度500-1200w/cm2激光移動速度50-300mm/min固溶處理溫度1150℃-1600℃；(4)激光固溶處理時進行冷卻處理；(5)最后進行時效處理，時效處理溫度400℃-570℃，時效處理時間2.0-5.0h。
所述不銹類沉淀硬化超高強度鋼的鋼號為下列之一①0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH) ②00Cr14Ni6Mo2AlNb③0Cr17Ni7Al(17-7PH) ④0Cr15Ni7Mo2Al(PH15-7Mo)。
所述光斑的尺寸范圍為(6-12)mm×(8-20)mm。
所述冷卻處理為噴霧冷卻，所述冷卻介質(zhì)為下列之一或兩者的混合物①水②氣。
所述的激光器為CO2激光器或連續(xù)YAG激光器。
采用本發(fā)明具有以下優(yōu)點由不銹類沉淀硬化超高強度鋼制造的葉片，經(jīng)激光處理后，除熱處理范疇的固溶外，尚有涂覆吸光材料中混合有的WC，CO，TiC，VC等超細合金元素的固溶，使其表層的硬度達到HV800以上；時效處理后次表層(深度為0.3-3.0毫米)的硬度為HRC40-45，因而具有極佳的機械性能與抗水氣蝕性能，實現(xiàn)一體化制造；操作簡單、方便。


圖1為激光強化示意圖1、汽輪機葉片2、激光光斑3、噴霧冷卻裝置4、紅外測溫儀5、吸光材料具體實施方式
實施例一在材質(zhì)為0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)的試樣上涂覆一寬度為20毫米的吸光材料，采用光斑尺寸為18×12(mm)；掃描速度120mm/min，功率密度為800W/cm2的激光束作固溶處理，冷卻介質(zhì)為水。時效溫度為460℃，保溫時間為3.5小時。最后獲得硬度為HRC47、47、47、48、46；深度為2mm的硬化層。
實施例二在材質(zhì)為0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)的葉片的進氣邊背弧側(cè)涂覆一寬度為20毫米的吸光材料，采用光斑尺寸為18×12(mm)；掃描速度為80mm/min，功率密度為755W/cm2的激光束作固溶處理，冷卻介質(zhì)為水。時效溫度為480℃，保溫時間為3.0小時。最后獲得硬度為HRC43、40、40、44、45；深度為3mm的硬化層。
實施例三在材質(zhì)為0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)的葉片的進氣邊背弧側(cè)涂覆一寬度約為16毫米的吸光材料，采用光斑尺寸為14×12(mm)；掃描速度為180mm/min，功率密度為1100W/cm2的激光束作固溶處理，冷卻介質(zhì)為氬氣。時效溫度為460℃，保溫時間為2.0小時。最后獲得硬度為HRC48、48、47、46、46；深度為1.5mm的硬化層。
權利要求
1.一種汽輪葉片進氣邊的激光強化工藝，所述葉片材質(zhì)為不銹類沉淀硬化超高強度鋼，其特征在于，所述激光強化工藝包括如下工藝步驟，(1)、清潔葉片進氣邊需處理區(qū)表面；(2)、在清潔后的表面涂覆合金吸光材料；(3)、在合金吸光涂層干燥后，根據(jù)涂層面積選擇對應光斑的光束進行激光固溶處理，所述的激光固溶處理參數(shù)為，激光功率密度500-1200w/cm2激光移動速度50-300mm/min固溶處理溫度1150℃-1600℃；(4)、激光固溶處理時進行冷卻處理；(5)、最后進行時效處理，時效處理溫度400℃-570℃，時效處理時間2.0-5.0h。
2.如權利要求2所述的汽輪葉片進氣邊的激光強化工藝，其特征在于所述不銹類沉淀硬化超高強度鋼的鋼號為下列之一①0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH) ②00Cr14Ni6Mo2AlNb ③0Cr17Ni7Al(17-7PH) ④0Cr15Ni7Mo2Al(PH15-7Mo)。
3.如權利要求3所述的汽輪葉片進氣邊的激光強化工藝，其特征在于所述光斑的尺寸范圍為(6-12)mm×(8-20)mm。
4.如權利要求3所述的汽輪葉片進氣邊的激光強化工藝，其特征在于所述冷卻處理為噴霧冷卻，所述冷卻介質(zhì)為下列之一或兩者的混合物①水 ②氣。
5.如權利要求3-5之一所述的汽輪葉片進氣邊的激光強化工藝，其特征在于所述的激光器為CO2激光器或連續(xù)YAG激光器。
全文摘要
一種汽輪葉片進氣邊的激光強化工藝，所述葉片材質(zhì)為不銹類沉淀硬化超高強度鋼，所述激光強化工藝包括如下工藝步驟(1)清潔葉片進氣邊需處理區(qū)表面；(2)在清潔后的表面涂覆合金吸光材料；(3)在合金吸光涂層干燥后，根據(jù)涂層面積選擇對應光斑的光束進行激光固溶處理，所述的激光固溶處理參數(shù)為，激光功率密度500－1200w/cm
文檔編號C21D11/00GK1740350SQ20051006081
公開日2006年3月1日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權日2005年9月16日
發(fā)明者姚建華, 樓程華, 陳智君 申請人:浙江工業(yè)大學