專利名稱：可旋轉(zhuǎn)部件、涂層和涂覆發(fā)動(dòng)機(jī)的可旋轉(zhuǎn)部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及渦輪機(jī)，并且更具體地涉及可旋轉(zhuǎn)部件、涂層和涂覆燃?xì)鉁u輪機(jī)或蒸汽渦輪機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)的可旋轉(zhuǎn)部件的方法。
背景技術(shù)：
翼型(airfoil)尖端與壓縮機(jī)殼體的尖端磨擦導(dǎo)致有害影響，例如轉(zhuǎn)移到翼型的根部的高負(fù)荷、導(dǎo)致疲勞弊端的傳遞到翼型葉片材料的高熱、以及翼型的微裂縫。例如通過(guò)提供箱內(nèi)襯的可磨殼體和超尺寸密封件減小來(lái)自翼型尖端和殼體之間的大間隙的效率弊端的嘗試在某種程度上是不成功的，原因在于這些方法受到限制，例如接近可磨箱內(nèi)襯 所必需的復(fù)雜維修程序。不具有以上缺陷的可旋轉(zhuǎn)部件、涂層和涂覆發(fā)動(dòng)機(jī)的可旋轉(zhuǎn)部件的方法在本領(lǐng)域中是期望的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，提供了一種可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件。該可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件包括基體、涂覆于基體的過(guò)渡區(qū)域、以及涂覆于過(guò)渡區(qū)域的可磨區(qū)域。當(dāng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)部分接觸時(shí)可磨區(qū)域被消耗。所述可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件是壓縮機(jī)翼型。所述基體選自包括不銹鋼合金、鎳基合金、鈦合金、鋁合金、鋁鋰合金、和它們的組合的基體材料。所述過(guò)渡區(qū)域包括熔合粉末組合物的至少ー個(gè)過(guò)渡層。所述熔合粉末組合物包括多個(gè)粉末顆粒。所述過(guò)渡區(qū)域的所述多個(gè)粉末顆粒選自與基體材料大致相同的材料。所述過(guò)渡區(qū)域的所述多個(gè)粉末顆粒具有大約0.010毫米至大約0. 150毫米的粒度。所述可磨區(qū)域包括多個(gè)可磨層。所述多個(gè)可磨層的每ー層包括多個(gè)熔合粉末顆粒、多個(gè)熔合粉末結(jié)構(gòu)、或它們的組合。所述可磨區(qū)域的所述多個(gè)熔合粉末顆粒具有大約0. 020毫米至大約0. 150毫米的粒度。所述可磨區(qū)域具有大約0. 06毫米至大約100毫米的厚度。根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種用于可旋轉(zhuǎn)部件的涂層。該用于可旋轉(zhuǎn)部件的涂層包括涂覆于部件的基體的過(guò)渡區(qū)域以及涂覆于過(guò)渡區(qū)域的可磨區(qū)域。可磨區(qū)域包括多個(gè)可磨層，可磨層包括多個(gè)熔合的超細(xì)粉末顆粒(fused ultra fine powderparticles),其中該涂層耐受旋轉(zhuǎn)力，并且當(dāng)與燃?xì)鉂?rùn)輪發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)部分接觸時(shí)可磨區(qū)域被消耗。所述多個(gè)熔合粉末顆粒具有大約0. 020毫米至大約0. 150毫米的粒度。所述可磨區(qū)域具有大約140布氏硬度至大約380布氏硬度的減小硬度。根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種涂覆可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的方法。該涂覆可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的方法包括提供具有基體的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件，將過(guò)渡區(qū)域涂覆于基體，以及將可磨區(qū)域涂覆于過(guò)渡區(qū)域。當(dāng)與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)部分接觸時(shí)可磨區(qū)域被消耗。
在涂覆所述過(guò)渡區(qū)域之前可選地制備所述可旋轉(zhuǎn)部件的所述基體的表面。使用熱能涂覆所述過(guò)渡區(qū)域。所述過(guò)渡區(qū)域的厚度大約小于所述發(fā)動(dòng)機(jī)中的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)翼型的總長(zhǎng)度的百分之十。使用激光致密化工藝、激光粉末熔焊工藝、直接金屬激光燒結(jié)工藝、電子束焊接工藝、靜電沉積工藝、和它們的組合涂覆所述可磨區(qū)域。所述可磨區(qū)域具有大約O. 06毫米至大約100毫米的厚度。從結(jié)合附圖進(jìn)行的優(yōu)選實(shí)施例的以下更詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)，附圖通過(guò)例子說(shuō)明了本發(fā)明的原理。


圖I是本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；
圖2是圖I中所示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)部件的放大圖；圖3是圖2中所示的壓縮機(jī)部件的旋轉(zhuǎn)翼型和靜態(tài)部分的放大圖；圖4是圖3中所示的旋轉(zhuǎn)翼型的預(yù)熔合粉末系統(tǒng)的放大示意圖；圖5是圖3中所示的旋轉(zhuǎn)翼型的熔合粉末系統(tǒng)的放大示意圖；圖6是本發(fā)明的備選實(shí)施例的預(yù)熔合粉末系統(tǒng)的示意圖；圖7是本發(fā)明的備選實(shí)施例的熔合粉末系統(tǒng)的示意圖；圖8是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)翼型的示意圖；圖9是沿著本發(fā)明的圖8的旋轉(zhuǎn)翼型的線9-9獲取的截面圖。無(wú)論在什么可能的情況下，相同的附圖標(biāo)記將在圖中始終表示相同的部分。
具體實(shí)施例方式圖I是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的示意圖，該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括風(fēng)扇組件102、高壓壓縮機(jī)104和燃燒器106。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100也包括高壓渦輪機(jī)108和低壓渦輪機(jī)110。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100具有進(jìn)氣側(cè)128和排氣側(cè)130。盡管描繪為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，但是應(yīng)當(dāng)理解本說(shuō)明書中所述的概念不限于用于燃?xì)鉁u輪機(jī)，原因是該教導(dǎo)可以應(yīng)用于其它類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)等。在圖I中，燃?xì)鉂?rùn)輪發(fā)動(dòng)機(jī)100包括低壓壓縮機(jī)110和聞壓壓縮機(jī)112。每個(gè)壓縮機(jī)均包含翼型的旋轉(zhuǎn)組(例如，葉片114)和翼型的固定組(例如，翼片116)。翼型116的固定組嵌入燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的靜態(tài)部分118 (例如殼體)中。旋轉(zhuǎn)翼型114鄰近產(chǎn)生靜態(tài)流動(dòng)路徑或間隙220 (參見(jiàn)圖2)的靜態(tài)部分118布置。在圖2中，空隙或間隙220顯示在旋轉(zhuǎn)翼型114和靜態(tài)部分118之間；然而，當(dāng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100起動(dòng)和停機(jī)時(shí)，旋轉(zhuǎn)翼型114的尖端226可以與靜態(tài)部分118接觸，這被稱為尖端磨擦。圖3是圖2中所示的發(fā)動(dòng)機(jī)100的壓縮機(jī)104的旋轉(zhuǎn)翼型114和靜態(tài)部分118的放大示意圖。旋轉(zhuǎn)翼型114包括尖端226，該尖端具有涂覆于基體344的表面342的涂層222。涂層222包括涂覆于基體344的過(guò)渡區(qū)域346、和涂覆于過(guò)渡區(qū)域346的可磨區(qū)域348。涂層222耐受在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的操作期間旋轉(zhuǎn)翼型114受到的旋轉(zhuǎn)力。在一個(gè)實(shí)施例中，涂層222涂覆于新旋轉(zhuǎn)翼型114以減小對(duì)旋轉(zhuǎn)翼型114造成損壞的可能性。在另一個(gè)實(shí)施例中，涂層222用于修理并且延長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)翼型114的使用壽命。在例如但不限于尖端磨擦(tip-rub)的事件期間，當(dāng)與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的靜態(tài)部分118接觸時(shí)涂層222的可磨區(qū)域348被消耗。在諸如尖端磨擦的接觸事件期間，翼型114的涂層表面354與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的靜態(tài)部分118或殼體的表面352接觸。翼型114的涂層表面354和靜態(tài)部分118的表面352之間的接觸通常在起動(dòng)或停機(jī)期間隨著翼型114的姆次回轉(zhuǎn)(revolution)而發(fā)生。該高速接觸引起可磨層348磨損或從翼型114釋放，而不是導(dǎo)致接觸力由翼型114吸收，接觸力由翼型114吸收可以導(dǎo)致對(duì)旋轉(zhuǎn)翼型114的根部、尖端或其它部分造成損壞。翼型114的基體344選自以下材料，例如但不限于不銹鋼合金、鎳基合金、鈦合金、鋁合金、鋁鋰合金、和它們的組合。合適的不銹鋼合金的例子是，但不限干，17-4PH、13-8PH、15-5PH、M152。合適的鎳基合金的例子是，但不限于，Inconel 600、Inconel 617、Inconel625和Inconel 718。合適的鈦合金的例子是，但不限于，Ti6_4和Ti6-2-2-2_2。如圖3中所示，涂覆于基體344的表面324的過(guò)渡區(qū)域346包括熔合粉末組合物400 (參見(jiàn)圖5)的至少ー個(gè)過(guò)渡層358。熔合粉末組合物401包括通過(guò)能量源熔合、熔化或結(jié)合在一起以形成過(guò)渡層358的多個(gè)粉末顆粒412。使用通常包括熱能的任何合適的技術(shù) 來(lái)涂覆過(guò)渡區(qū)域346。用于涂覆過(guò)渡區(qū)域346的熱能涂覆方法的例子是，但不限干，電火花沉積(ESD)エ藝、電子束焊接エ藝、激光粉末熔焊エ藝、直接金屬激光燒結(jié)エ藝、和它們的組合。圖3中所示的可磨區(qū)域348包括至少ー個(gè)層，但是通常包括具有熔合粉末組合物400 (參見(jiàn)圖5)的多個(gè)可磨層356。熔合粉末組合物400包括由能量源熔合、熔化或結(jié)合在一起以形成可磨層356的多個(gè)粉末顆粒412。使用任何合適的技術(shù)來(lái)涂覆可磨區(qū)域348，這些技術(shù)包括但不限于電火花沉積(ESD)エ藝、電子束焊接エ藝、激光粉末熔焊エ藝、直接金屬激光燒結(jié)エ藝、和它們的組合。如圖4中所示，在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)熔合粉末組合物401包括多個(gè)粉末顆粒412和分散在粉末顆粒412之間的粘結(jié)顆粒416。當(dāng)能源施加于粉末顆粒412的額定單位粒子(nominal unit cells)時(shí),粘結(jié)顆粒416熔化或分散,并且粉末顆粒412在相鄰表面處結(jié)合在一起以形成可磨層356。在一個(gè)實(shí)施例中，激光束可以聚焦在直徑為大約2毫米至大約10毫米、或備選地3毫米至大約8毫米、或大約4毫米至大約6毫米的ー塊粉末顆粒412上。來(lái)自激光束的熱能通常穿透到粉末顆粒412中達(dá)到大約0. 2毫米至大約2毫米、或備選地0. 3毫米至大約I. 8毫米、或大約0. 4毫米至大約I. 7毫米，由此同時(shí)從系統(tǒng)釋放(evolving)或揮發(fā)粘結(jié)顆粒416、并且將相鄰非粘結(jié)顆粒412熔合為熔合粉末顆粒414 (參見(jiàn)圖5)。如圖4中所示，用于過(guò)渡層358或可磨層356的預(yù)熔合粉末組合物401包括多個(gè)粉末顆粒412和分散在粉末顆粒412之間的粘結(jié)顆粒416，在其間有少量空隙空間410。如圖4中所示，在粉末顆粒412和粘結(jié)顆粒416之間有最佳的填充密度，使得粘結(jié)顆粒416的粒度大約為粉末顆粒412的平方根。在另ー個(gè)實(shí)施例中，粉末顆粒412和粘結(jié)顆粒416可以是有序的、或隨機(jī)分散的。使用任何合適的技術(shù)(例如但不限于粉末沉積)將多個(gè)粉末顆粒412和粘結(jié)顆粒416作為單層或多個(gè)層沉積在基體344的表面342上。當(dāng)能源施加于預(yù)熔合粉末組合物401時(shí),粘結(jié)顆粒416熔化或分解(disintegrating),并且粉末顆粒412在熔合區(qū)域418結(jié)合在一起以形成多個(gè)熔合粉末顆粒414(參見(jiàn)圖5)，所述熔合粉末顆粒形成過(guò)渡層358或可磨層356。在一個(gè)實(shí)施例中，粘結(jié)顆粒416選自能夠在大約150°C或以上熔化、分解或蒸發(fā)的材料。例如，粘結(jié)顆粒416的材料是但不限于在大約150°C至大約300°C下蒸發(fā)的揮發(fā)性蠟。在一個(gè)實(shí)施例中，粘結(jié)顆粒416與粉末顆粒412的體積比為大約O. 1%至大約50%的粘結(jié)顆粒416、或備選地3%至大約35%的粘結(jié)顆粒416、或備選地5%至大約25%的粘結(jié)顆粒416。在一個(gè)實(shí)施例中，粘結(jié)顆粒416具有大約O. 010毫米至大約O. 150毫米、或備選地大約O. 040毫米至大約O. 100毫米、或備選地大約O. 050毫米至大約O. 090毫米的粒度。對(duì)于過(guò)渡層358，在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)熔合粉末組合物401的多個(gè)粉末顆粒412選自與用于基體344的材料大致相同的材料。在該實(shí)施例中，基體344和過(guò)渡區(qū)域346的材料是大致相同的，但是由于涂覆的方法，過(guò)渡區(qū)域346的密度小于基體344的密度。對(duì)于基體344和過(guò)渡區(qū)域346使用大致相同的材料能夠在高速旋轉(zhuǎn)期間促進(jìn)過(guò)渡區(qū)域346附著在基體344。過(guò)渡區(qū)域346用作將可磨區(qū)域348有效地結(jié)合或附著到基體344的附著區(qū)域。過(guò)渡區(qū)域346的厚度大約小于總旋轉(zhuǎn)翼型114 (葉片)長(zhǎng)度的10%。過(guò)渡區(qū)域346的粉末顆粒412具有大約O. 010毫米至大約O. 150毫米、或備選地大約O. 040毫米至大約O. 100毫米、或備選地大約O. 050毫米至大約O. 090毫米的粒度。
對(duì)于包括至少一個(gè)可磨層356的可磨區(qū)域348，多個(gè)粉末顆粒412在熔合之前具有大約O. 020毫米至大約O. 50毫米、或備選地大約O. 050毫米至大約O. 300毫米、或備選地大約O. 080毫米至大約O. 150毫米的粒度。在一個(gè)實(shí)施例中，可磨區(qū)域中的粉末顆粒412具有相同的粒度。在一個(gè)實(shí)施例中，用于可磨區(qū)域348的粉末顆粒412包含比組成基體344的加強(qiáng)元素少大約10%至大約60%的加強(qiáng)元素。在一個(gè)實(shí)施例中，相比于選自不銹鋼的基體344的材料，用于可磨區(qū)域348的材料是具有減小的碳含量的不銹鋼。在另一個(gè)實(shí)施例中，與基體344的材料相比，用于可磨區(qū)域348的材料包含適當(dāng)更少量的合金元素以獲得更低的總強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，可磨區(qū)域348具有減小的硬度，該硬度為大約140布氏(Brinell)硬度至大約380布氏硬度、或備選地大約150布氏硬度至大約300布氏硬度、或備選地大約160布氏硬度至大約250布氏硬度?？赡^(qū)域348的關(guān)鍵性能方面在于可磨區(qū)域不將過(guò)量的熱傳遞到旋轉(zhuǎn)翼型114或葉片，并且不將過(guò)量的負(fù)荷傳遞到旋轉(zhuǎn)翼型114中，這通過(guò)在尖端磨擦期間、或在旋轉(zhuǎn)翼型114的表面與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的靜態(tài)部分118或殼體之間的類似接觸事件期間，犧牲可磨區(qū)域348而實(shí)現(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，可磨區(qū)域348具有大約344兆帕(Megapascal)至大約1724兆帕、或備選地大約360兆帕至大約1720兆帕、或備選地大約400兆帕至大約1700兆帕的屈服強(qiáng)度。在實(shí)施例中，可磨區(qū)域348具有大約O. 06毫米至大約100毫米、或備選地大約O. 12毫米至大約15毫米、或備選地大約O. 8毫米至大約5毫米的厚度。如圖6中所示，用于過(guò)渡層358或可磨層356的預(yù)熔合粉末組合物401包括具有到處隨機(jī)分散的空隙區(qū)域410的多個(gè)粉末顆粒412。在該實(shí)施例中，多個(gè)粉末顆粒412隨機(jī)地分散、并且在粒度上有變化。過(guò)渡層358和可磨層356的期望密度確定了粉末顆粒412的粒度、形狀、定位、填充密度和填充順序。在另一個(gè)實(shí)施例中，粉末顆粒412是有序的或優(yōu)選地是分散的，如圖4中所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)粉末顆粒412具有大約相同的粒度。在施加能量之后，如圖7中所示，多個(gè)顆粒412變?yōu)槿酆戏勰┙M合物400，多個(gè)熔合顆粒414在具有多個(gè)空隙區(qū)域410的熔合區(qū)域418結(jié)合在一起?？障秴^(qū)域410對(duì)過(guò)渡區(qū)域346的過(guò)渡層358、和可磨區(qū)域348的可磨層356提供減小的密度。圖8是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)部件的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。翼型114包括基體344、過(guò)渡區(qū)域346、和具有可磨區(qū)域涂層350的可磨區(qū)域348。圖9是沿著圖8的線9_9獲得的橫截面，示出了可旋轉(zhuǎn)部件114的各層。如圖9中所示，并且如上面更詳細(xì)地所述，過(guò)渡區(qū)域346包括涂覆于基體344的表面342的至少ー個(gè)過(guò)渡層。使用上述任何合適的方法涂覆過(guò)渡區(qū)域346。由上述任何合適的方法將可磨區(qū)域348涂覆于過(guò)渡區(qū)域346。在該實(shí)施例中，可磨區(qū)域348包括多個(gè)可磨層356。多個(gè)可磨層356包括多個(gè)熔合粉末結(jié)構(gòu)420。多個(gè)熔合粉末結(jié)構(gòu)包括多個(gè)熔合粉末顆粒414和空隙區(qū)域410。多個(gè)熔合粉末結(jié)構(gòu)420的幾何形狀包括選擇性空心球體(如圖9中所示)、選擇性空心角錐體、以及在旋轉(zhuǎn)時(shí)允許可磨區(qū)域348保持固定到過(guò)渡區(qū)域346的其它各種幾何形狀。使用3D激光燒結(jié)エ藝產(chǎn)生熔合粉末結(jié)構(gòu)420的三維幾何形狀。在涂覆可磨區(qū)域348之后，將可磨涂層350涂覆到可磨區(qū)域348?？赡ネ繉?50或外層防止了通過(guò)熔合粉末結(jié)構(gòu)420的空隙區(qū)域410的非必要?dú)饬?參見(jiàn)圖8)?？赡ネ繉?50的材料選自與可磨區(qū)域相同的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，使用3D激光燒結(jié)エ藝涂覆可磨涂層，在另ー個(gè)實(shí)施例中使用任何其它合適的涂覆エ藝涂覆可磨涂層。可磨涂層350的厚度為大約0. 06毫米至大約10毫米、或備選地大約0. 12毫米至大約8毫 米、或備選地大約0. 8毫米至大約5毫米。在另ー個(gè)實(shí)施例中，提供用于旋轉(zhuǎn)翼型222的涂層222。該涂層包括涂覆于基體344的過(guò)渡區(qū)域346、和涂覆于過(guò)渡區(qū)域346的可磨區(qū)域348?？赡^(qū)域348包括具有多個(gè)熔合粉末顆粒414 (參見(jiàn)圖5)或多個(gè)熔合粉末結(jié)構(gòu)420 (參見(jiàn)圖9)的多個(gè)可磨層356。在一個(gè)實(shí)施例中，可磨區(qū)域348包括可磨涂層350。涂層222耐受旋轉(zhuǎn)力，并且當(dāng)與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的靜態(tài)部分118接觸時(shí)可磨區(qū)域348被消耗。本發(fā)明提供了一種涂覆可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件114的方法。該方法包括提供具有基體344的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件114，將過(guò)渡區(qū)域346涂覆于基體344的表面342，將可磨區(qū)域348涂覆于過(guò)渡區(qū)域346，其中當(dāng)與發(fā)動(dòng)機(jī)100的靜態(tài)部分118 (例如燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的箱內(nèi)村)接觸時(shí)可磨區(qū)域348被消耗。在一個(gè)實(shí)施例中，使用熱能涂覆過(guò)渡區(qū)域346。過(guò)渡區(qū)域346用作中間層、或附著層以在旋轉(zhuǎn)期間防止可磨區(qū)域348脫離基體344。在一個(gè)實(shí)施例中，使用激光致密化工藝、激光粉末熔焊エ藝、直接金屬激光燒結(jié)エ藝、電子束焊接エ藝、靜電沉積エ藝、和它們的組合來(lái)涂覆可磨區(qū)域348。在一個(gè)實(shí)施例中，可選地在涂覆過(guò)渡區(qū)域之前制備可旋轉(zhuǎn)燃?xì)鉁u輪機(jī)部件114的基體344的表面342。在修補(bǔ)涂層222中，制備的可選步驟包括從基體344的表面342去除任何存在的剰余可磨層356或過(guò)渡層358。用于去除的エ藝的例子是但不限于用于平整基體344的表面342的任何方法，例如但不限于磨削和砂磨。本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)包括發(fā)動(dòng)機(jī)具有葉片尖端和殼體之間的更緊密間隙控制。本發(fā)明的實(shí)施例的另ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的更緊密間隙產(chǎn)生的高壓縮機(jī)效率。本發(fā)明的實(shí)施例的另ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定的壓縮機(jī)操作，原因是當(dāng)尖端磨擦發(fā)生在翼型尖端和殼體之間時(shí)消除了翼型損壞。本發(fā)明的實(shí)施例的另ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)是消除了實(shí)地的翼型檢查和調(diào)和。本發(fā)明的實(shí)施例的又ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可磨尖端允許葉片耐受與殼體的高速接觸、而不受到與尖端磨擦關(guān)聯(lián)的有害作用。本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在尖端磨擦事件之后壓縮機(jī)可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、而不會(huì)引起翼型尖端處的裂紋形成的風(fēng)險(xiǎn)。盡管參考優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解可以進(jìn)行各種變化并且等效物可以代替它們的元件而不脫離本發(fā)明的范圍。另外，可以進(jìn)行許多修改以使特定情況或材料適應(yīng)于本發(fā)明的教導(dǎo)而不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍。所以，本發(fā)明旨在不受限于作為預(yù)期實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式公開(kāi)的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括屬于附帶權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例?！?br> 權(quán)利要求
1.一種可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)，其包括 基體(344)； 涂覆于所述基體(344)的過(guò)渡區(qū)域(346);以及 涂覆于所述過(guò)渡區(qū)域(346)的可磨區(qū)域(348)，其中當(dāng)與發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的靜態(tài)部分(118)接觸時(shí)所述可磨區(qū)域(348)被消耗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)，其特征在于，所述可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件是壓縮機(jī)翼型(114)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)，其特征在于，所述基體(344)選自包括不銹鋼合金、鎳基合金、鈦合金、鋁合金、鋁鋰合金、和它們的組合的基體材料。·
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件，其特征在于，所述過(guò)渡區(qū)域(346)包括熔合粉末組合物(400)的至少一個(gè)過(guò)渡層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)，其特征在于，所述熔合粉末組合物(400)包括多個(gè)粉末顆粒(412)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)，其特征在于，所述過(guò)渡區(qū)域(346)的所述多個(gè)粉末顆粒(412)選自與基體材料大致相同的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)，其特征在于，所述過(guò)渡區(qū)域(346)的所述多個(gè)粉末顆粒(412)具有大約O. 010毫米至大約O. 150毫米的粒度。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)，其特征在于，所述可磨區(qū)域(348)包括多個(gè)可磨層(356)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)，其特征在于，所述多個(gè)可磨層(356)的每一層包括多個(gè)熔合粉末顆粒(412)、多個(gè)熔合粉末(414)結(jié)構(gòu)、或它們的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)，其特征在于，所述可磨區(qū)域(348)的所述多個(gè)熔合粉末顆粒(412)具有大約O. 020毫米至大約O. 150毫米的粒度。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)，其特征在于，所述可磨區(qū)域(348)具有大約O. 06毫米至大約100毫米的厚度。
12.一種用于可旋轉(zhuǎn)部件(114)的涂層(222)，其包括 過(guò)渡區(qū)域(346)，所述過(guò)渡區(qū)域涂覆于所述可旋轉(zhuǎn)部件(114)的基體(344);以及 可磨區(qū)域(348)，所述可磨區(qū)域涂覆于所述過(guò)渡區(qū)域(346)，所述可磨區(qū)域(348)包括多個(gè)可磨層(348)，所述多個(gè)可磨層包括多個(gè)熔合粉末顆粒(412)，其中所述涂層(222)耐受旋轉(zhuǎn)力，并且當(dāng)與發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的靜態(tài)部分(118)接觸時(shí)所述可磨區(qū)域(348)被消耗。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的涂層(222)，其特征在于，所述多個(gè)熔合粉末顆粒(412)具有大約O. 020毫米至大約O. 150毫米的粒度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的涂層(222)，其特征在于，所述可磨區(qū)域(348)具有大約140布氏硬度至大約380布氏硬度的減小硬度。
15.一種涂覆可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)的方法，其包括 提供具有基體(344)的所述可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件(114)； 將過(guò)渡區(qū)域(346)涂覆于所述基體(344);以及 將可磨區(qū)域(348)涂覆于所述過(guò)渡區(qū)域(346)，其中當(dāng)與發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的靜態(tài)部分(118)接觸時(shí)所述可磨區(qū)域(348)被消耗。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在涂覆所述過(guò)渡區(qū)域(346)之前可選地制備所述可旋轉(zhuǎn)部件(114)的所述基體(344)的表面(342)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，使用熱能涂覆所述過(guò)渡區(qū)域(346)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述過(guò)渡區(qū)域(346)的厚度大約小于所述發(fā)動(dòng)機(jī)(100)中的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)翼型(114)的總長(zhǎng)度的百分之十。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，使用激光致密化工藝、激光粉末熔焊工藝、直接金屬激光燒結(jié)工藝、電子束焊接工藝、靜電沉積工藝、和它們的組合涂覆所述可磨區(qū)域(348)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述可磨區(qū)域(348)具有大約O.06毫米至大約100毫米的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及可旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)部件、涂層和涂覆可旋轉(zhuǎn)部件的方法，該可旋轉(zhuǎn)部件包括基體、涂覆于基體的過(guò)渡區(qū)域、和涂覆于過(guò)渡區(qū)域的可磨區(qū)域。在渦輪機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間，當(dāng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)部分接觸時(shí)可磨區(qū)域被消耗，從而防止對(duì)可旋轉(zhuǎn)部件造成損壞。
文檔編號(hào)F01D5/14GK102953763SQ20121029545
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者G.德拉-費(fèi)拉, T.穆?tīng)査?申請(qǐng)人:通用電氣公司