[发明专利]航空发动机小尺寸涡轮工作叶片的耐高温热腐蚀涂层

说明书

本发明公开了一种航空发动机小尺寸涡轮工作叶片的耐高温热腐蚀涂层及其制备方法，包括：喷涂在叶身和缘板流道面上的NiCoCrAlYTa涂层，喷涂在叶尖上的NiCrAlY底层和YSZ面层。本发明的航空发动机小尺寸涡轮工作叶片的耐高温热腐蚀涂层，叶身和缘板流道面上喷涂NiCoCrAlYTa涂层，叶尖上喷涂有NiCrAlY底层和YSZ面层，叶尖采用NiCrAlY底层和YSZ面层，可实现高温防护的同时，避免因涂层粘连造成的叶片刮磨报废，叶尖采用YSZ面层后，由于YSZ面层属于陶瓷涂层，刮磨后陶瓷涂层不会粘连结块，可随气流排出，避免了叶片基体刮磨损伤，降低了发动机维修成本。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种航空发动机小尺寸涡轮工作叶片的耐高温热腐蚀涂层。此外，本发明还涉及一种包括上述航空发动机小尺寸涡轮工作叶片的耐高温热腐蚀涂层的制备方法。

背景技术

燃气涡轮工作叶片是航空发动机涡轮部件的重要组成部分，工作环境为高温、高速、高压的超恶劣环境，叶片基体材料多选用单晶材料，为保护零件基体、提高叶片使用寿命、降低成本，多在叶片表面喷涂耐高温热腐蚀防护涂层。

真空等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层是一种优良的抗高温氧化涂层，多用于航空发动机涡轮部件，通常燃气涡轮工作叶片叶身及叶尖均喷涂该涂层。但是，在使用过程中发现叶尖涂层与对象件涡轮外环在使用过程中，涡轮外环内圆会存在刮磨和金属堆积，如图1所示，继续使用导致燃气涡轮工作叶片叶尖发生磨损，如图2所示。

发明内容

本发明提供了一种航空发动机小尺寸涡轮工作叶片的耐高温热腐蚀涂层及其制备方法，以解决现有整体叶片均使用相同的涂层，容易造成叶尖磨损的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种航空发动机小尺寸涡轮工作叶片的耐高温热腐蚀涂层，包括：喷涂在叶身和缘板流道面上的NiCoCrAlYTa涂层，喷涂在叶尖上的NiCrAlY底层和YSZ面层。

进一步地，NiCoCrAlYTa涂层的厚度为0.04mm～0.1mm；NiCrAlY底层的厚度为0.02mm～0.15mm；YSZ面层的厚度为0.1mm～0.35mm。

根据本发明的另一方面，还提供了一种上述航空发动机小尺寸涡轮工作叶片的耐高温热腐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：

S1、对叶片的非喷涂部位进行防护，将NiCoCrAlYTa粉末在叶身和缘板流道面进行真空等离子喷涂，形成NiCoCrAlYTa涂层；

S2、去除防护，对具有NiCoCrAlYTa涂层的叶片进行扩散处理；

S3、对扩散处理后的叶身和缘板的NiCoCrAlYTa涂层进行抛光处理，再去除叶尖表面残留的NiCoCrAlYTa涂层；

S4、对叶身、榫齿和缘板进行防护，将NiCrAlY粉末在叶尖表面进行大气等离子喷涂，形成NiCrAlY底层，再将YSZ粉末在NiCrAlY底层上进行大气等离子喷涂，形成YSZ面层；

S5、去除防护，对具有NiCrAlY底层和YSZ面层的叶片进行时效处理。

进一步地，步骤S2中扩散处理的温度为900℃～1100℃，扩散处理的时间为4h～7h。

进一步地，步骤S5中时效处理的温度为600℃～900℃，时效处理的时间为18h～32h。

进一步地，步骤S4中对叶身和榫齿进行防护的具体步骤包括：榫齿采用防护夹具进行防护；叶身采用耐高温防护胶带进行防护。