[发明专利]一种航空发动机压气机叶片修复涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机压气机叶片修复涂层及其制备方法，属于压气机涂层加工技术领域，本发明底层采用Ni60与稀土氧化物粉末的组合，能够改善底层中缺陷的产生，为粘结层、过渡层、面层打下良好熔覆基础；粘结层、过渡层、面层采用逐级熔覆的方式，有效降低熔覆层中的残余应力，提高熔覆层性能，减少因残余应力所产生的各种缺陷；同时逐级增加稀土元素的比重，进一步提高涂层的寿命及性能；本发明对粘结层、过渡层、面层三层工艺参数进行优化控制，有效把控熔覆层的成型质量及缺陷优化，熔覆完成时又进一步采用高能激光淬火，进一步释放熔覆层中的残余应力并细化晶体；面层熔覆后采用渗氧处理，在面层近表面形成渗氧层，提高了硬度和耐磨性。

技术领域

本发明属于压气机涂层加工技术领域，特别涉及一种航空发动机压气机叶片修复涂层及其制备方法。

背景技术

压气机叶片是航空发动机核心机三大关键部件之一，对结构疲劳强度要求很高，广泛采用钛合金。航空发动机中的零部件在发动机运转时处在高温、高转速、高压的极端环境下，因此要求其结构材料要具有相对应的耐高温、抗疲劳、耐高压的性能特点。由于钛合金缺口敏感性较强，外物打伤后微裂纹会在局部拉应力和工作载荷共同作用下快速扩展，导致过早疲劳断裂，严重影响发动机可靠性，甚至危及飞行安全。同时由于叶片制造的特殊性，所以亟待研发一种航空发动机压气机叶片修复涂层及其制备方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种航空发动机压气机叶片修复涂层及其制备方法，本发明采用Ni60作为打底粉，并在Ni60的基础上加入稀土氧化物粉末，能够有效改善底层中缺陷的产生，去除高温熔覆过程中产生的氧杂质，进一步细化晶体，优化底层组织结构，抑制涂层开裂，降低底层的热导率，提升底层的性能，为之后的粘结层、过渡层、面层打下良好熔覆基础；粘结层、过渡层、面层采用逐级熔覆的方式，有效降低熔覆层中的残余应力，提高熔覆层性能，减少因残余应力所产生的各种缺陷；同时粘结层、过渡层、面层中逐级增加稀土元素的比重，能够进一步提高熔覆的性能，抑制熔覆层中孔洞、裂纹等缺陷，提高涂层的寿命及性能；本发明对粘结层、过渡层、面层三层工艺参数进行优化控制，有效把控熔覆层的成型质量及缺陷优化，熔覆完成时又进一步采用高能激光淬火，进一步释放熔覆层中的残余应力并细化晶体，有效提高熔覆层的性能；面层熔覆后采用纳米磨削进行微处理后抛光后，对面层进行渗氧处理，在面层近表面形成渗氧层，提高了硬度和耐磨性。

(二)技术方案

本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种航空发动机压气机叶片修复涂层，包括从下至上设置的底层、粘结层、过渡层、面层，各层包括以下重量百分数的各组分：

底层：98.7％Ni60粉末+0.7％Yb2O3粉末+0.6％La2O3粉末；

粘结层：49.4％NiTiN粉末+49.5％TiAl粉末+1.1％La2O3粉末；

过渡层：41.5％NiAlTiN粉末+57.2％TiAl粉末+1.3％La2O3粉末；

面层：98.4％TiAl粉末+1.6％La2O3粉末。

作为上述方案的进一步说明，所述粘结层中，CoMoS₂粉末包括以下重量百分数的组合：所述粘结层中，NiTiN粉末包括以下重量百分数的组合：71.3％的Ni60粉末和28.7％的TiN粉末。。

作为上述方案的进一步说明，所述粘结层中，TiAl粉末中Ti和Al的比例为7:3。

作为上述方案的进一步说明，所述过渡层中，CoMoS₂粉末包括以下重量百分数的组分：所述过渡层中，NiAlTiN粉末包括以下重量百分数的组分：52.4％Ni60粉末和26.2％Al粉末和21.4％TiN粉末。。

作为上述方案的进一步说明，所述过渡层中，TiAl粉末中Ti和Al的比例为8:2。