本發(fā)明屬于復(fù)合管制備及金屬壓力加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法。

背景技術(shù)：
發(fā)動機尾噴管承受來自高溫燃氣的熱負荷，是發(fā)動機的高溫部件之一，對耐高溫性能方面具有特殊的要求。鈦合金由于優(yōu)良的綜合性能，在航空航天工程、艦船工程、石化工程的諸多管道系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，尤其是用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件，但其使用溫度僅在中等溫度下能夠保持較好的強度。高溫合金能在高溫及一定應(yīng)力作用下長期工作，具有較高的高溫強度，良好的疲勞性能等綜合性能，廣泛的用于制作航空、航天發(fā)動機以及工業(yè)燃氣輪機的各種高溫零部件，是航空發(fā)動機高溫熱端部件迄今為止不可替代的材料。發(fā)動機尾噴管對電絕緣、耐磨損、抗腐蝕等性能方面具有特殊的要求，鈦合金和高溫合金自身的抗沖刷、耐磨損性能較差，而氧化鋯材料具有高硬度，高強度，高韌性，耐高溫，極高的耐磨性及耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)良的物化性能，所以需要在尾噴管內(nèi)表面制備致密的高質(zhì)量的氧化鋯陶瓷涂層可以有效的解決上述問題。發(fā)動機尾噴管的形狀相對復(fù)雜，目前采用常規(guī)方法難以實現(xiàn)在其內(nèi)表面制備氧化鋯涂層的目的。爆炸復(fù)合法，其實質(zhì)是以炸藥為能源的壓力焊、熔化焊和擴散焊“三位一體”的焊接工藝，是制備組分金屬大面積結(jié)合的層狀雙金屬或多金屬復(fù)合材料的有效方法。在爆炸焊接過程中，結(jié)合區(qū)發(fā)生金屬的塑性變形、熔化和擴散現(xiàn)象，從而導(dǎo)致覆材與基材在界面處形成冶金結(jié)合，使制備的金屬復(fù)合材料有著優(yōu)異的界面結(jié)合性能。爆炸焊接的覆層和基層材料之間為冶金結(jié)合，其抗剪強度數(shù)據(jù)高于或相當于其中中強度較低者的抗拉強度數(shù)據(jù)；爆炸焊接后，表面、基體和整體材料都有不同程度的硬化和強化。這種硬化有利于覆層材料耐蝕性能和耐磨性能的提高。這種強化有利于復(fù)合材料的強度設(shè)計。從理論上來說，采用爆炸焊接工藝可以焊接任何金屬。由于爆炸焊接工藝制備的金屬復(fù)合管材的界面結(jié)合強度高，基本能滿足后續(xù)的二次塑性加工要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明在于提供一種發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法，以有效解決發(fā)動機尾噴管對耐高溫、電絕緣、耐腐蝕及耐磨損等性能方面特殊要求的技術(shù)問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法，首先將涂層前驅(qū)體材料與基體金屬層間復(fù)合，然后利用其層間結(jié)合強度的優(yōu)勢，將層狀復(fù)合管坯進行二次塑形成形，即覆層金屬與基體金屬同步變形，從而制備出帶有金屬覆層的復(fù)合零件；最后將制備出的復(fù)合零件的前驅(qū)體材料覆層金屬進行氧化處理，獲得帶有金屬氧化物涂層的復(fù)雜異型零件。所述的發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法，所述發(fā)動機復(fù)合尾噴管為三層或三層以上的復(fù)合尾噴管。所述的發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法，所述三層復(fù)合尾噴管包括鈦合金管、高溫合金管、純鋯管，鈦合金管、高溫合金管及純鋯管同心裝配，鈦合金管位于最外層、高溫合金管位于中間層、純鋯管位于最內(nèi)層。所述的發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法，包括以下步驟：(1)、將鈦合金管、高溫合金管、純鋯管壁進行磨、拋處理，以凈化內(nèi)表面，減小雜質(zhì)對爆炸焊接復(fù)合管界面質(zhì)量的有害影響；(2)、將鈦合金管、高溫合金管及純鋯管3同心裝配；使用間隙固定物控制三者之間的裝配間隙；(3)、在鈦合金管和內(nèi)模的外表面涂抹黃油，將裝配好的待復(fù)合的三層管坯放入剛性內(nèi)模夾緊后，整體放入外模中；(4)、采用內(nèi)爆法制備金屬復(fù)合管，在純鋯管內(nèi)安裝適量的炸藥，使用電雷管引爆管內(nèi)的炸藥，選取合適的轟爆速度，在炸藥爆轟作用下使三層金屬管發(fā)生冶金結(jié)合，最終形成三層金屬復(fù)合管；(5)、采用冷擠壓或內(nèi)高壓脹形的先進成形工藝對帶有鋯層的復(fù)合金屬管坯進行塑形變形，制備發(fā)動機尾噴管；(6)、對尾噴管的外接觸表面進行涂刷密封，僅留下內(nèi)管表面(純鋯層)單獨與電解液接觸；(7)、進行微弧氧化工藝，將尾噴管作為陽極，不銹鋼電解液槽或者不銹鋼電極作為陰極，選取合適的工藝參數(shù)組合，在尾噴管內(nèi)表面原位生成氧化鋯涂層，最終獲得一種發(fā)動機復(fù)合尾噴管。所述的發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法，所述步驟(3)中的剛性內(nèi)模材料為磨具鋼Cr12MoV，設(shè)計為兩瓣式錐形，有利于快速脫模。所述的發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法，所述步驟(4)中的炸藥組分為乳化炸藥+敏化劑B，不同配方下的對應(yīng)爆轟速度不同。所述的發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法，所述步驟(6)中的電解液，溶質(zhì)包括主鹽、輔鹽、堿和穩(wěn)定劑等組分，溶劑為去離子水。所述的發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法，發(fā)動機復(fù)合尾噴管的制備方法中，所述步驟(7)中通過對微弧氧化工藝的控制與優(yōu)化，可以獲得不同厚度及不同含量的氧化鋯表面涂層。用類似的方法還可以做4層復(fù)合管或者更多層的復(fù)合管?；诂F(xiàn)有的氧化鋯涂層制備技術(shù)的缺陷，本發(fā)明突破傳統(tǒng)的先制備基體，再采用其他涂層制備工藝在金屬基體上制備涂層的思路，而是首先將涂層前驅(qū)體材料與基體金屬層間復(fù)合，利用其層間結(jié)合強度的優(yōu)勢，將層狀復(fù)合管坯進行二次塑形成形，即覆層金屬與基體金屬同步變形，從而制備出帶有金屬覆層的復(fù)合零件。制備出的復(fù)合零件的前驅(qū)體材料鋯層通過氧化處理，從而最終獲得帶有金屬氧化物涂層的復(fù)雜異型零件。雙層或多層金屬可以協(xié)調(diào)變形，能夠經(jīng)受復(fù)雜大變形，制備出具有復(fù)雜形狀的復(fù)合零件。制備出的雙金屬或多金屬復(fù)合零件可以直接使用，也可以繼續(xù)對之氧化處理，而采用合適的氧化工藝如微弧氧化，將零件整體浸入電解液，通過涂刷保護涂層，可以實現(xiàn)溶液與復(fù)雜覆層的充分接觸，從而將其覆層轉(zhuǎn)化為金屬氧化層。通過本發(fā)明提出的新的制備方法，能夠?qū)崿F(xiàn)耐高溫的金屬復(fù)合管的制備，并且在金屬復(fù)合管內(nèi)表面制備氧化鋯涂層的目的，為有效解決發(fā)動機尾噴管由于基體電絕緣性能較差導(dǎo)致的表面磁流體動力學(xué)效應(yīng)問題及腐蝕問題提供新的思路。本發(fā)明的有益效果在于：(1)、本發(fā)明采用新的綜合制備方法可以有效解決在復(fù)雜管件內(nèi)表面難以有效制備高質(zhì)量氧化鋯涂層的問題；(2)、本發(fā)明從技術(shù)的可行性方面來說，不需要新的設(shè)備，借助于原有的冷擠壓及內(nèi)高壓脹形塑形成形裝備及模具即可制備出大尺寸復(fù)合零件。附圖說明圖1為本發(fā)明發(fā)動機復(fù)合尾噴管制備步驟流程圖；圖2為三層管坯的裝配示意圖；圖3為剛性模約束形式裝配示意圖；圖中，1-鈦合金管、2-高溫合金管、3-純鋯管、4-間隙固定物、5-內(nèi)模、6-外模、7-炸藥、8-電雷管。具體實施方式以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1(1)、將鈦合金管1、高溫合金管2、純鋯管3內(nèi)外壁面進行磨、拋處理，以凈化內(nèi)表面，減小雜質(zhì)對爆炸焊接復(fù)合管界面質(zhì)量的有害影響；(2)、將鈦合金管1、高溫合金管2及純鋯管3同心裝配，鈦合金管1位于最外層、高溫合金管2位于中間層、純鋯管3位于最內(nèi)層。使用間隙固定物4控制三者之間的裝配間隙為0.5mm；(3)、在鈦合金管1和內(nèi)模5的外表面涂抹黃油，將裝配好的待復(fù)合的三層管坯放入剛性內(nèi)模5夾緊后，整體放入外模6中；內(nèi)模5外部輪廓為錐形，與內(nèi)部腔體輪廓為錐形的外模6配合使用，內(nèi)模5、內(nèi)模6均為兩瓣式結(jié)構(gòu)。(4)、采用內(nèi)爆法制備金屬復(fù)合管：在純鋯管3內(nèi)安裝適量的乳化炸藥+敏化劑B，使用電雷管8引爆管內(nèi)的炸藥7，選取轟爆速度為2000m/s，在炸藥7爆轟作用下使三層金屬管發(fā)生冶金結(jié)合，最終形成三層金屬復(fù)合管；(5)、采用冷擠壓或內(nèi)高壓脹形的先進成形工藝對帶有鋯層的復(fù)合金屬管坯進行塑形變形，制備發(fā)動機尾噴管；(6)、對尾噴管的外接觸表面采用化銑膠涂刷密封，僅留下內(nèi)管表面(純鋯管3內(nèi)表面)單獨與電解液接觸，電解液為氫氧化鉀2g/L、硅酸鹽3g/L(主鹽)、六偏磷酸鈉5g/L(輔鹽)及酒石酸鈉10g/L(穩(wěn)定劑)；(7)、進行微弧氧化工藝，將尾噴管作為陽極，不銹鋼電解液槽或者不銹鋼電極作為陰極，設(shè)置工作頻率300HZ，正占空比為50％；負占空比為50％；正向脈沖數(shù)1；負向脈沖數(shù)1；時間為30min，電流密度為15A/dm2，從而在尾噴管內(nèi)表面原位生成氧化鋯涂層，最終獲得一種發(fā)動機復(fù)合尾噴管。實施例2(1)、將鈦合金管1、高溫合金管2、純鋯管3內(nèi)外壁面進行磨、拋處理，以凈化內(nèi)表面，減小雜質(zhì)對爆炸焊接復(fù)合管界面質(zhì)量的有害影響；(2)、將鈦合金管1、高溫合金管2及純鋯管3同心裝配，鈦合金管1位于最外層、高溫合金管2位于中間層、純鋯管3位于最內(nèi)層。使用間隙固定物4控制三者之間的裝配間隙為0.5mm；(3)、在鈦合金管1和內(nèi)模5的外表面涂抹黃油，將裝配好的待復(fù)合的三層管坯放入剛性內(nèi)模5夾緊后，整體放入外模6中；(4)、采用內(nèi)爆法制備金屬復(fù)合管，在純鋯管3內(nèi)安裝適量的乳化炸藥+敏化劑B，使用電雷管8引爆管內(nèi)的炸藥7，選取轟爆速度為2200m/s，在炸藥7爆轟作用下使三層金屬管發(fā)生冶金結(jié)合，最終形成三層金屬復(fù)合管；(5)、采用冷擠壓或內(nèi)高壓脹形的先進成形工藝對帶有鋯層的復(fù)合金屬管坯進行塑形變形，制備發(fā)動機尾噴管；(6)、對尾噴管的外接觸表面采用保護涂層涂刷密封，僅留下內(nèi)管表面(純鋯管3內(nèi)表面)單獨與電解液接觸，電解液為氟鋯酸鉀9g/L(主鹽)、氟硼酸鉀10g/L(穩(wěn)定劑)、乙酸鋅7g/L(輔鹽)及氫氧化鈉9g/L；(7)、進行微弧氧化工藝，將尾噴管作為陽極，不銹鋼電解液槽或者不銹鋼電極作為陰極，設(shè)置工作頻率400HZ，正占空比為50％；負占空比為50％；正向脈沖數(shù)1；負向脈沖數(shù)1；時間為20min，電流密度為10A/dm2，從而在尾噴管內(nèi)表面原位生成氧化鋯涂層，最終獲得一種發(fā)動機復(fù)合尾噴管。應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。