一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法
【專利摘要】一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法，按體積比(91～100):(40～44):(20～25)將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液，將電火花制孔后的葉片放入腐蝕液中，在超聲波下腐蝕20-40min將重熔層去除。本發(fā)明采用化學(xué)腐蝕法，簡(jiǎn)便易行，并且去除效果較好，效率高，在DD6單晶渦輪葉片制造過(guò)程中經(jīng)腐蝕檢驗(yàn)表面再結(jié)晶的工序證明本發(fā)明的化學(xué)腐蝕不影響葉片的表面，是一種可行的方法。
【專利說(shuō)明】
一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于單晶渦輪葉片的氣膜孔的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在航空工業(yè)中，發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率的不斷改進(jìn)與提高發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度容量同步進(jìn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)每升高5°C，可增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率1.3%和熱效率0.4%。這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)葉片材料有更高的承溫能力。與鑄造和定向凝固合金比較，單晶合金具有更高的抗熱疲勞、機(jī)械疲勞、抗氧化及抗蠕變性能，可顯著提高合金的承溫能力，現(xiàn)已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片部件的最佳使用材料。另一方面，航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣膜孔冷卻技術(shù)的應(yīng)用，是極為有效的一種技術(shù)方法，能強(qiáng)化內(nèi)外氣流對(duì)流換熱，并在零件表面形成冷氣膜，起到阻隔高溫燃?xì)庵苯幼饔糜诹慵砻?，資料表明，氣膜孔冷卻技術(shù)可有效降低零件溫度400°C，顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。因此，單晶渦輪葉片的氣膜孔將廣泛應(yīng)用于各新型發(fā)動(dòng)機(jī)中。
[0003]現(xiàn)階段，渦輪葉片的氣膜孔制備大多采用高效率的電火花制備方法，與其它電化學(xué)等方法一樣，孔內(nèi)壁均會(huì)產(chǎn)生重熔層，但工藝要求，渦輪葉片的氣膜孔應(yīng)無(wú)重熔層。
[0004]去除重熔層的方法分為熱處理方法、磨粒流方法。對(duì)于DD6單晶渦輪葉片由于表面再結(jié)晶影響，工藝過(guò)程中將熱處理放在了前面，因此熱處理方法不可行。磨粒流方法需要大型設(shè)備，效率較低；同時(shí)砂粒殘留對(duì)葉片空腔有影響，該方法也不可行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種合理且有效的單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法，該方法能獲得理想的去除效果，對(duì)于單晶渦輪葉片的使用提供有效的技術(shù)保障。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法,按體積比(91?100): (40?44): (20?25)將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液，將電火花制孔后的葉片放入腐蝕液中，在超聲波下腐蝕20-40min將重熔層去除。
[0007]按體積比100:44:25將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液。
[0008]按體積比91:43:22將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液。
[0009]所述鹽酸為工業(yè)級(jí)。
[0010]所述鹽酸的質(zhì)量濃度為36%。
[0011]所述雙氧水的質(zhì)量濃度為30%。
[0012]所述超聲波的功率為2400W。
[0013]所述電火花制孔后的葉片為DD6單晶葉片。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果:由于DD6單晶葉片的葉身上進(jìn)行電火花打氣膜孔，該特種工藝會(huì)使部分金屬熔融后沿其表面凝固下來(lái)，在孔的內(nèi)壁有不同程度的重熔層，重熔層為鑄態(tài)組織，其主要成分與基體沒(méi)有發(fā)生改變，但與基體的結(jié)合力較差。本發(fā)明按91?100:40?44:20?25的體積比將鹽酸:水:雙氧水混合得到腐蝕液，將經(jīng)電火花制孔后的DD6單晶葉片在腐蝕液中進(jìn)行腐蝕，由于DD6單晶葉片的組織為Y + Y ^兩相，DD6單晶葉片在本發(fā)明的腐蝕液中主要是一個(gè)電化學(xué)腐蝕過(guò)程，具有較高負(fù)電位的Y '相成為微電池的陽(yáng)極，并被迅速溶入電解液(即本發(fā)明的腐蝕劑)中；另一 Y相成為陰極，由于本發(fā)明的腐蝕液為酸性溶液，并且腐蝕液中加有雙氧水，使得陰極反應(yīng)為析氫腐蝕和吸氧腐蝕的復(fù)雜過(guò)程，從而加快了腐蝕速度，從微觀上看電化學(xué)腐蝕為兩個(gè)相互獨(dú)立并可同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。
[0015]本發(fā)明中被腐蝕的金屬表面上存在著空間和時(shí)間上分開(kāi)的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，即各個(gè)瞬間的腐蝕在不同的點(diǎn)上進(jìn)行；由于本發(fā)明中將整個(gè)葉片放入腐蝕液中，所以在整個(gè)金屬表面上的腐蝕是均勻分布的。由于本發(fā)明的腐蝕液中含有鹽酸，其中的Cl 一離子可使鈍化的金屬重新活化，所以不存在金屬表面的氧化膜或鈍化膜，另一方面DD6合金的相在Y基體上彌散分布，微觀的陽(yáng)極和陰極區(qū)的反應(yīng)體現(xiàn)在宏觀上為表面均勻腐蝕。
[0016]另外，將整個(gè)葉片浸在腐蝕液中時(shí)，由于DD6單晶葉片的氣膜孔直徑一般在
0.35mm左右，所以有小孔腐蝕(或縫隙腐蝕)現(xiàn)象，再加上孔內(nèi)外氧的濃度差，缺氧區(qū)域(孔內(nèi))電位較低，成為陽(yáng)極，氧易達(dá)到的區(qū)域(孔外)電位較高，成為陰極，從而加速了孔內(nèi)金屬表面的溶解，而孔外表面得到陰極保護(hù)，同時(shí)由于陽(yáng)極溶解下來(lái)的金屬離子的水解，使孔內(nèi)溶液中H+的濃度增高，進(jìn)一步促進(jìn)孔內(nèi)壁金屬的溶解，因此在腐蝕過(guò)程中其孔內(nèi)的腐蝕速率大大高于葉片基體表面的腐蝕速率。
[0017]在腐蝕過(guò)程中，通過(guò)超聲的微振作用，既能使孔內(nèi)壁結(jié)合力較差的重熔層被快速腐蝕，又能使得具有一定程度斷續(xù)結(jié)構(gòu)的重熔層脫落。
[0018]本發(fā)明由于采用化學(xué)腐蝕法，相比于現(xiàn)有技術(shù)中的熱處理方法和磨粒流方法，簡(jiǎn)便易行，并且去除效果較好，效率高，通過(guò)在DD6單晶渦輪葉片制造過(guò)程中的腐蝕檢驗(yàn)表面再結(jié)晶的工序證明本發(fā)明的化學(xué)腐蝕不影響葉片的表面，是一種可行的方法。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是在腐蝕液(鹽酸冰:雙氧水=100:44:25，體積比)中，超聲振動(dòng)30min后去除重熔層的效果圖；圖1(a)為腐蝕前掃描電鏡圖，圖1(b)為腐蝕后掃描電鏡圖，圖1(c)為腐蝕后宏觀圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面針對(duì)DD6單晶渦輪葉片用材料電火花制孔后重熔層的去除，結(jié)合附圖和實(shí)施例來(lái)詳述本發(fā)明。本發(fā)明中的鹽酸為質(zhì)量濃度為36%的工業(yè)級(jí)鹽酸，雙氧水的質(zhì)量濃度為30%。
[0021]實(shí)施例1
[0022]一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法的具體過(guò)程是:按體積比100:44:25將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液，將DD6單晶葉片經(jīng)過(guò)電火花制孔后放入裝有腐蝕液的容器中，再一并放在功率為2400W的超聲波中振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)間為30min。之后，在金相顯微鏡下觀察，單晶葉片上氣膜孔內(nèi)的重熔層完全去除，效果很明顯，清除效果見(jiàn)圖1，圖1(a)為腐蝕前掃描電鏡圖，圖1(b)為腐蝕后掃描電鏡圖，圖1(c)為腐蝕后宏觀圖，從圖上可以看出重熔層已完全去除。
[0023]實(shí)施例2
[0024]一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法的具體過(guò)程是:按體積比91:43:22將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液，將DD6單晶葉片經(jīng)過(guò)電火花制孔后放入裝有腐蝕液的容器中，再一并放在功率為2400W的超聲波中振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)間為20min。之后，在金相顯微鏡下觀察，單晶葉片上氣膜孔內(nèi)的重熔層完全去除。
[0025]實(shí)施例3
[0026]一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法的具體過(guò)程是:按體積比93:41:20將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液，將DD6單晶葉片經(jīng)過(guò)電火花制孔后放入裝有腐蝕液的容器中，再一并放在功率為2400W的超聲波中振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)間為40min。之后，在金相顯微鏡下觀察，單晶葉片上氣膜孔內(nèi)的重熔層完全去除。
[0027]實(shí)施例4
[0028]一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法的具體過(guò)程是:按體積比95:40:25將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液，將DD6單晶葉片經(jīng)過(guò)電火花制孔后放入裝有腐蝕液的容器中，再一并放在功率為2400W的超聲波中振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)間為35min。之后，在金相顯微鏡下觀察，單晶葉片上氣膜孔內(nèi)的重熔層完全去除。
[0029]實(shí)施例5
[0030]一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法的具體過(guò)程是:按體積比98:42:24將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液，將DD6單晶葉片經(jīng)過(guò)電火花制孔后放入裝有腐蝕液的容器中，再一并放在功率為2400W的超聲波中振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)間為25min。之后，在金相顯微鏡下觀察，單晶葉片上氣膜孔內(nèi)的重熔層完全去除。
[0031]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)便易行，效果較好，效率也高，應(yīng)是一種可行的方法。在單晶葉片制造過(guò)程中有腐蝕檢驗(yàn)表面再結(jié)晶的工序，去除重熔層的化學(xué)試劑濃度明顯較低，應(yīng)不影響葉片的表面，說(shuō)明該化學(xué)腐蝕方法可行。
【權(quán)利要求】
1.一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法，其特征在于，按體積比(91?100): (40?44): (20?25)將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液，將電火花制孔后的葉片放入腐蝕液中，在超聲波下腐蝕20-40min將重熔層去除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法，其特征在于，按體積比100:44:25將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法，其特征在于，按體積比91:43:22將鹽酸、水、雙氧水混合，得到腐蝕液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法，其特征在于，所述鹽酸為工業(yè)級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法，其特征在于，所述鹽酸的質(zhì)量濃度為36%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法，其特征在于，所述雙氧水的質(zhì)量濃度為30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法，其特征在于，所述超聲波的功率為2400W。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法，其特征在于，所述電火花制孔后的葉片為DD6單晶葉片。
【文檔編號(hào)】C23F1/16GK104451682SQ201410612026
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】楊健, 侯春梅, 李衛(wèi)軍, 何軍剛, 吳楠, 張?zhí)? 魏磊, 趙成成 申請(qǐng)人:西安航空動(dòng)力股份有限公司