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)明采用化學腐蝕法，簡便易行，并且去除效果較好，效率高，在DD6單晶渦輪葉片制造過程中經(jīng)腐蝕檢驗表面再結(jié)晶的工序證明本發(fā)明的化學腐蝕不影響葉片的表面，是一種可行的方法。
【專利說明】
一種單晶渦輪葉片電火花制孔的重熔層去除方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于單晶渦輪葉片的氣膜孔的制備【技術領域】，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】
[0002]在航空工業(yè)中，發(fā)動機工作效率的不斷改進與提高發(fā)動機的溫度容量同步進行。發(fā)動機每升高5°C，可增加發(fā)動機功率1.3%和熱效率0.4%。這就要求發(fā)動機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)動機葉片部件的最佳使用材料。另一方面，航空發(fā)動機氣膜孔冷卻技術的應用，是極為有效的一種技術方法，能強化內(nèi)外氣流對流換熱，并在零件表面形成冷氣膜，起到阻隔高溫燃氣直接作用于零件表面，資料表明，氣膜孔冷卻技術可有效降低零件溫度400°C，顯著提高發(fā)動機效率。因此，單晶渦輪葉片的氣膜孔將廣泛應用于各新型發(fā)動機中。
[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，與其它電化學等方法一樣，孔內(nèi)壁均會產(chǎn)生重熔層，但工藝要求，渦輪葉片的氣膜孔應無重熔層。
[0004]去除重熔層的方法分為熱處理方法、磨粒流方法。對于DD6單晶渦輪葉片由于表面再結(jié)晶影響，工藝過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備，效率較低；同時砂粒殘留對葉片空腔有影響，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，對于單晶渦輪葉片的使用提供有效的技術保障。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案: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。
[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行電火花打氣膜孔，該特種工藝會使部分金屬熔融后沿其表面凝固下來，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電化學腐蝕過程，具有較高負電位的Y '相成為微電池的陽極，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，使得陰極反應為析氫腐蝕和吸氧腐蝕的復雜過程，從而加快了腐蝕速度，從微觀上看電化學腐蝕為兩個相互獨立并可同時進行的過程。
[0015]本發(fā)明中被腐蝕的金屬表面上存在著空間和時間上分開的陽極區(qū)和陰極區(qū)，即各個瞬間的腐蝕在不同的點上進行；由于本發(fā)明中將整個葉片放入腐蝕液中，所以在整個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，微觀的陽極和陰極區(qū)的反應體現(xiàn)在宏觀上為表面均勻腐蝕。
[0016]另外，將整個葉片浸在腐蝕液中時，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，成為陽極，氧易達到的區(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，同時由于陽極溶解下來的金屬離子的水解，使孔內(nèi)溶液中H+的濃度增高，進一步促進孔內(nèi)壁金屬的溶解，因此在腐蝕過程中其孔內(nèi)的腐蝕速率大大高于葉片基體表面的腐蝕速率。
[0017]在腐蝕過程中，通過超聲的微振作用，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)明由于采用化學腐蝕法，相比于現(xiàn)有技術中的熱處理方法和磨粒流方法，簡便易行，并且去除效果較好，效率高，通過在DD6單晶渦輪葉片制造過程中的腐蝕檢驗表面再結(jié)晶的工序證明本發(fā)明的化學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。

【具體實施方式】
[0020]下面針對DD6單晶渦輪葉片用材料電火花制孔后重熔層的去除，結(jié)合附圖和實施例來詳述本發(fā)明。本發(fā)明中的鹽酸為質(zhì)量濃度為36%的工業(yè)級鹽酸，雙氧水的質(zhì)量濃度為30%。
[0021]實施例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，振動時間為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，振動時間為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，振動時間為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，振動時間為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，振動時間為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:簡便易行，效果較好，效率也高，應是一種可行的方法。在單晶葉片制造過程中有腐蝕檢驗表面再結(jié)晶的工序，去除重熔層的化學試劑濃度明顯較低，應不影響葉片的表面，說明該化學腐蝕方法可行。
【權利要求】
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)權利要求1-3中任意一項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。
5.根據(jù)權利要求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)權利要求1-3中任意一項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】C23F1/16GK104451682SQ201410612026
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權日: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 申請人:西安航空動力股份有限公司