[发明专利]制品、涡轮部件和翼面处理方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于处理制品、涡轮部件和翼面的方法。更具体而言，本发明涉及用于处理制品、涡轮部件和翼面的方法，包括通过冷喷施加结构材料以形成具有未用的构造的制品、涡轮部件或翼面。

发明背景

难焊接(HTW)合金，例如镍基超合金和某些铝-钛合金，由于它们的γ'和各种几何约束，易于受γ'应变老化、熔析和热开裂影响。当γ'相以大于约30%的体积分数（当铝或钛含量超过约3%时，可能出现）存在时，这些材料还难以接合。

这些HTW材料可以结合到燃气涡轮发动机的部件例如翼面、动叶(叶片)、喷嘴(静叶)、护罩、燃烧器、旋转涡轮部件、轮、密封件、具有HTW合金的3d-制造部件及其他热气路径部件中。在运行期间，由HTW形成的部件可能经受导致部件多个部分磨损的条件，与部件的未用的构造相比，这除去HTW材料且导致减少的构造。通过例示，涡轮翼面例如动叶(叶片)的尖端可随时间磨损，降低涡轮的效率。对这种磨耗的修复被接合HTW材料的难度削弱，使得标准修复技术困难。使用热方法例如激光熔覆或常规热喷重新构建这种部件产生被升高的温度削弱或开裂的沉积材料。钎焊技术是不合适的，因为钎焊材料或元素结合到部件中，这可能不满足运行要求。

发明概述

在例示性实施方案中，制品处理方法包括从制品除去受影响区域，形成未受影响表面，所述制品包括所述受影响区域和由基材材料构成的基材。通过从冷喷装置冷喷结构材料的多个颗粒将结构材料施加到所述未受影响表面。将所述结构材料和所述制品精加工，形成包括未用的制品构造的经处理制品。

在另一个例示性实施方案中，涡轮部件处理方法包括从涡轮部件除去所述受影响区域，形成未受影响表面，所述涡轮部件包括所述受影响区域和由难焊接(HTW)合金构成的基材。除去所述受影响区域包括选自以下的方法：机械研磨所述受影响区域、化学刻蚀所述受影响区域、在真空下热清洁所述受影响区域及其组合。通过从冷喷装置冷喷所述结构材料的多个颗粒将结构材料施加到所述未受影响表面，冲击多个颗粒和使多个颗粒塑性变形以形成所述结构材料和所述HTW合金之间的机械结合。将所述结构材料和所述涡轮部件精加工，形成包括未用的涡轮部件构造的经处理的涡轮部件。精加工所述结构材料和所述涡轮部件包括应用选自磨光、抛光、喷砂、热处理及其组合的精加工技术。

在另一个例示性实施方案中，翼面处理方法包括从翼面除去所述受影响区域，形成未受影响表面，所述翼面包括所述受影响区域和由难焊接(HTW)合金构成的基材。除去所述受影响区域包括选自以下的方法：机械研磨所述受影响区域、化学刻蚀所述受影响区域、在真空下热清洁所述受影响区域及其组合。通过从冷喷装置冷喷所述结构材料的多个颗粒将结构材料施加到所述未受影响表面，冲击多个颗粒和使多个颗粒塑性变形以形成所述结构材料和所述HTW合金之间的机械结合，形成未用的翼面构造的近净形。将所述结构材料和所述翼面精加工，形成包括所述未用的翼面构造的经处理的翼面。精加工所述结构材料和所述翼面包括应用选自磨光、抛光、喷砂、热处理及其组合的精加工技术。所述未用的翼面构造包括平面翼面尖端。

本发明包括以下方面：

方面1. 一种制品处理方法，其包括：

从制品除去受影响区域，形成未受影响表面，所述制品包括所述受影响区域和由基材材料构成的基材;

通过从冷喷装置将所述结构材料的多个颗粒冷喷施加结构材料到所述未受影响表面；和

精加工所述结构材料和所述制品，形成包括未用的制品构造的经处理制品。

方面2. 方面1的方法，其中冷喷多个颗粒包括多个颗粒的超声激光沉积。

方面3. 方面1的方法，其中冷喷多个颗粒包括冲击多个颗粒，使多个颗粒塑性变形以形成所述结构材料和所述基材材料之间的机械结合。

方面4. 方面1的方法，其中提供所述制品包括提供难焊接(HTW)合金作为所述基材材料。

方面5. 方面1的方法，其中提供所述制品包括提供涡轮部件作为所述制品。

方面6. 方面5的方法，其中提供所述涡轮部件包括提供选自以下的涡轮部件：翼面、喷嘴(静叶)、叶片(动叶)、护罩、燃烧燃料喷嘴、3d-制造部件、热气路径部件、燃烧器、燃烧过渡件、燃烧衬里、密封件、旋转部件、轮和盘中的至少一种。

方面7. 方面1的方法，其中施加所述结构材料包括形成所述未用的制品构造的近净形。

方面8. 方面1的方法，其中除去所述受影响区域包括除去表面氧化物。