[实用新型]一种涡轮转子叶片及具有其的发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，具体涉及一种涡轮转子叶片及具有其的发动机。

背景技术

航空发动机包括压气机、燃烧室和涡轮三大部件。在海洋环境下使用的航空发动机涡轮部件，特别是涡轮转子叶片，工作条件非常恶劣。首先，为了追求性能，涡轮进口温度不断提升，涡轮转子叶片在高温、高压、高转速下工作，可能发生疲劳和烧蚀等损伤。更重要的是，在海洋环境下，湿度大、盐雾含量高、燃油含有较多杂质，使得叶片表面在低温条件下由于潮湿发生电化学腐蚀，在叶片表面形成腐蚀凹坑；在高温下由于盐雾和燃烧产物中的杂质在叶片表面产生强烈的热腐蚀，降低了叶片基体合金的耐蚀性。腐蚀对叶片的安全使用危害极大，严重加剧了叶片的损伤程度，直接影响发动机的可靠性和使用寿命。

针对海洋环境下使用的航空发动机涡轮转子叶片，目前主要有3种措施：发动机定期清洗、叶片采用抗腐蚀材料、叶片表面涂层处理。涡轮部件清洗时主要采用液体清洗剂，在慢车状态下，从燃油喷嘴处喷入清洗剂，对涡轮叶片等高温流道件进行清洗。通过发动机定期清洗虽然对除盐比较有效，但只是定期性的辅助措施，并且不能彻底除盐，随着工作时间的增长还是会出现腐蚀现象。由于合金成分的不同，各种高温合金的热腐蚀峰值热点温度不同；由于材料和制造工艺的差异，叶片的力学性能也有较大差异，因此选择材料时要综合考虑材料特性、工作温度、制造工艺和成本。目前涡轮转子叶片一般为镍基高温合金等轴晶铸造，具有一定的抗氧化、耐腐蚀能力，但是不能完全满足海洋环境下长期使用需要。在叶片表面采用渗铝涂层、MCrAlY多元涂层，可以有效提高叶片的抗氧化、耐腐蚀能力，但是寿命较短。随着使用时间的增长，涂层直接暴露在高温燃气中，Al元素逐渐耗尽导致涂层失效。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种涡轮转子叶片及具有其的发动机，以解决或至少减轻背景技术中所存在的至少一处的问题。

本实用新型采用的技术方案是：提供一种涡轮转子叶片，叶片采用镍基定向凝固高温合金铸造，所述叶片为空腔结构，在空腔的内表面设置有第一防腐层，所述叶片的外表面设置有第二防腐层。

优选地，所述第一防腐层为包含铝硅元素的渗层，渗层的厚度为0.02～0.1mm。

优选地，所述第二防腐层通过热喷涂的方式喷涂双层结构的热障涂层，包括一个金属粘接层和一个陶瓷层，所述金属粘接层与所述叶片的外表面接触，所述陶瓷层喷涂在所述金属粘接层的外侧。

优选地，所述陶瓷层的材料为ZrO₂陶瓷，采用电子束物理气象沉积的方式喷涂。

优选地，所述陶瓷层的厚度为0.05～0.25mm。

优选地，所述金属粘接层的材料为CoCrAlY，所述金属粘接层的厚度为0.03～0.2mm。

优选地，所述空腔通过隔肋分隔为多个单元空腔，榫头上设置有多个冷气通道，所述冷气通道与所述单元空腔连通。

优选地，所述叶片的前缘设置有多个气膜孔，所述气膜孔连通所述叶片的外表面及单元空腔；所述叶片的尾缘设置有多个冷却劈缝，所述冷却劈缝用于将所述单元空腔内的冷气引流至所述尾缘表面。

本实用新型还提供了一种发动机，所述发动机包含如上所述的涡轮转子叶片。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的涡轮转子叶片采用镍基定向凝固高温合金铸造，镍基高温合金本身具有较好的抗热腐蚀能力，采用定向凝固铸造，相对于常规铸造方式，不仅仅大幅提高了叶片的耐热腐蚀能力，并且热疲劳寿命、持久强度和蠕变强度都有显著的提高。

叶片的空腔内表面通过铝硅共渗的方式，在叶片内腔形成一个很薄的含铝硅元素的渗层，渗层的形成方向是自内壁面向叶身内部，其存在可以改善定向合金叶片的抗高温氧化和抗热腐蚀能性能，并且渗层的厚度很薄，对叶片的力学性能影响很小。

陶瓷层不仅仅可以提高叶片的耐腐蚀能力，还可以利用陶瓷的绝热性能对叶片提供有效的热防护；金属粘接层中Co，Cr，Al元素的存在可以大幅提高叶片的抗热腐蚀和抗氧化能力，金属粘接层的存在可以增强陶瓷层和叶身基体在受热时热膨胀系数的匹配性，提高涂层的寿命。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的涡轮转子叶片的截面示意图。

图2是图1所示A-A的截面示意图。

图3是本实用新型一实施例的涡轮转子叶片的示意图。