[发明专利]一种燃气涡轮发动机叶片的制备方法

说明书

本发明公开了一种燃气涡轮发动机叶片的制备方法，包括以下步骤：1)备料；2)密炼造粒；3)注射成形；4)一阶溶剂脱脂；5)二阶热脱脂及烧结；6)热等静压；7)热处理。本发明提供的技术方案由于采用了金属注射成形的成形方式，适合制备形状复杂、尺寸精度高的零件，由于金属注射成形具有效率高并且成本低，因而能满足大批量加工的要求；由于本发明制备的叶片可以达到全致密，材料组织和晶粒度可调，可满足叶片的室温及高温蠕变性能的要求，确保其使用的稳定性和持久的寿命。

技术领域

本发明涉及金属粉末注射成形技术领域，具体涉及一种燃气涡轮发动机叶片的制备方法。

背景技术

燃气涡轮发动机作为一种高效的动力机械，在航空及汽车领域运用广泛。燃气涡轮发动机非常重要的一个部件就是叶片，因其受高温燃气的高速冲击，承受各种形式的力的作用，其工作环境也相当严酷，高温、腐蚀性气体、硫化物等都有可能对叶片表面造成不同程度的损伤，甚至造成叶片产生裂纹。最严重的是叶片要承受很大的热应力作用，这样很可能导致其热疲劳指标和高温蠕变性能的失效。涡轮叶片一旦损坏，将造成严重的事故，轻则燃气轮机停机，重则机毁人亡。

正因如此，对涡轮发动机叶片不仅要求极高的尺寸精度，而且需要优良的高温性能。

传统的燃气涡轮发动机叶片大多采用机械加工或精密铸造成形。机械加工虽然可以满足叶片的高尺寸精度要求，但是加工效率低，加工成本居高不下；而采用精密铸造成形，一方面无法满足叶片的高尺寸精度的要求，需要增加二次精加工，另一方面铸造成形难以避免的存在一些内部缺陷(如缩孔、缩松等)，影响叶片的高温性能，进而影响使用稳定性和寿命。

金属注射成形MIM(Metal injection Molding,MIM)是一种将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先将所选粉末与粘结剂进行混合，然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的形状。聚合物将其粘性流动的特征赋予混合料，而有助于成形、模腔填充和粉末装填的均匀性。成形以后排除粘结剂，再对脱脂坯进行烧结。有的烧结产品还可能要进行进一步致密化处理、热处理或机加工。烧结产品不仅具有与塑料注射成形法所得制品一样的复杂形状和高精度，而且具有与锻件接近的物理、化学与机械性能。该工艺技术适合大批量生产小型、精密、三维形状复杂以及具有特殊性能要求的金属零部件的制造。在公开的中国专利文献中CN104841940A推荐一种小型涡轮发动机叶片的金属注射成形的制备方法，但该法制备的叶片尺寸精度、室温强度、高温蠕变性能无法满足高性能燃气涡轮发动机的需求。

针对上述已有技术，本申请人作了有益的检索，形成了下面将要介绍的技术方案，并且在采取了经实验证明本技术方案制作的叶片，可确实满足燃气涡轮发动机叶片的尺寸精度，室温及高温性能，提高叶片的使用稳定性和寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种满足燃气涡轮发动机叶片的高精度、良好的室温、高温性能的一种加工方法，并且在确保加工精度及性能要求的前提下，可以大幅的提高加工效率，降低加工成本，可大批量稳定生产。采用该方法制备的燃气涡轮发动机叶片具有尺寸精度高、致密度高，无内部缺陷，优良的高温性能，进而具有高的使用稳定性及寿命。

本发明通过以下技术方案予以实现：

1)备料，按重量份数称取耐热钢粉末90～95份和粘接剂5～10份；其中所述耐热钢粉末由以下质量百分数的原料组成：0.05～0.40％的碳，≤0.07％的硅，0.50～1.20％的锰，0.20～0.80％的镍，9.80～11.50％的铬，0.50～1.00的钼，0.10～0.40％的钒，5.00～7.00％的钴，0.20～0.80％的铌，其余为铁；所述粘接剂由以下重量份的原料组成：石蜡45～50份，聚丙烯42～47份，SEBS 2～5份，AMDER 2～5份。

2)密炼造粒，将所述耐热钢粉末和粘接剂投入密炼机进行密炼，密炼均匀后再通过造粒机造成粒状喂料；