[发明专利]一种航空发动机高温合金盘轴磨损的尺寸修复方法

说明书

一种航空发动机高温合金盘轴磨损的尺寸修复方法，具体涉及一种航空发动机镍基合金盘轴零部件用热喷涂尺寸修复涂层的技术，具体步骤为：(1)喷涂涂层前，对零部件进行除油处理；(2)对零部件非喷涂区域进行保护；(3)零部件进行吹砂处理；(4)对吹砂后的区域进行超音速喷涂NiCrFeMo涂层；(5)对喷涂后涂层进行机械加工，使涂层与零部件表面粗糙度一致。本发明方法制备的尺寸修复涂层与基体合金的结合强度大于69MPa，尺寸修复涂层孔隙率小于1％，含氧量小于0.5％，硬度为HV_0.3435。

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，涉及一种航空发动机镍基合金盘轴零部件用热喷涂尺寸修复涂层的技术，特别是涉及一种超音速火焰喷涂镍基合金尺寸修复涂层技术。

背景技术

发动机运行中，在零部件接触位置由于使用磨损而出现尺寸超差，导致零件报废。为满足发动机零部件继续使用的需求同时也降低生产成本，需对磨损部位进行尺寸修复，以保证零部件装配尺寸需要。目前几乎所有在役航空发动机均大量使用GH4169牌号高温合金材料制造高速转动的盘、轴类零件，随着发动机修理量的日益增多，对于发动机高温合金盘轴类零件尺寸修复的需求也越来越急迫。但盘轴类零件因其转动速度快(400m/s以上)，对尺寸修复层的结合强度、表面粗糙度、应力状态、组织结构等性能要求较高，热喷涂尺寸修复涂层工艺技术难度较大。

对于零部件磨损部位进行尺寸修复，通常采用在磨损部位喷涂涂层的工艺方法来实现。针对高温合金，一般采用的涂层材料主要为NiAl、NiCr、NiCrAl等镍基合金材料，采用的喷涂工艺主要为等离子喷涂工艺。由于工艺特性，等离子喷涂工艺制备的镍基合金涂层，涂层组织中的孔隙含量一般超过10％，所以涂层组织相对疏松，涂层在发动机高温高燃气的使用环境下容易氧化失效。与基材的结合强度在30MPa左右，某些特殊涂层也小于50MPa，与基体结合强度较弱，涂层更容易剥落、掉块。最终导致涂层服役性能较差，影响涂层及零件的使用性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种超音速喷涂NiCrFeMo涂层修复航空发动机尺寸超差的高温合金转动类零部件的方法。具体为，本发明采用与零部件成分(GH4169高温合金)相近的NiCrFeMo涂层材料，保证修复涂层与零件合金材料在热性能、机械性能等方面更好地兼容；利用超音速火焰喷涂具备的超高焰流速度以获得更大粉末粒子动量和较低喷涂温度以避免粉末过度氧化等特点，采用超音速火焰喷涂工艺制备NiCrFeMo修复涂层。

本发明方法制备的修复涂层孔隙率在1％以下，提高了涂层的致密度，涂层与基材的结合强度高达69MPa以上，降低涂层掉块、剥落的风险，整体提升尺寸修复涂层的综合性能并延长零件的使用寿命。

本发明的一种航空发动机高温合金盘轴磨损的尺寸修复方法，包括以下步骤：

(1)零部件除油：喷涂涂层前，对零部件进行除油处理；

(2)吹砂前保护：对零部件非喷涂区域进行保护；

(3)零部件吹砂：进行吹砂处理，用以活化和粗化零部件表面，吹砂介质采用60～80目氧化铝砂，吹砂压力为0.2～0.3MPa，粗糙度为2.0～2.5μm；

(4)超音速喷涂：对吹砂后的区域进行超音速喷涂NiCrFeMo涂层，其中，煤油流量为3.5～7加仑/h，氧气流量为600～1600L/min，氩气流量为10L/min，送粉速率为50～70g/min，喷涂距离为250～500mm，喷涂角度为75～90°；

(5)机械加工：对喷涂后涂层进行机械加工，使涂层与零部件表面粗糙度一致。

所述的一种航空发动机高温合金盘轴磨损的尺寸修复方法，其中：

所述步骤(1)中，除油处理方式为采用丙酮或汽油进行擦拭或浸洗。