[发明专利]一种燃机单晶高温合金涡轮转子叶片叶尖修复方法

说明书

本发明公开了一种燃机单晶高温合金涡轮转子叶片叶尖修复方法，属于转子叶片叶尖修复技术领域，使用直流快频次脉冲焊机的快频次脉冲模式，降低了修复过程中的热输入，避免了组织再结晶的出现；使用的定向凝固高温合金焊丝，确保了抗拉强度与高温持久性能达到单晶DD5的85％以上，使用叶片榫头水冷与叶尖加热的方式，一方面保证了堆焊组织生长方向与001取向平行，消除了垂直于应力轴方向的横向晶界，同时避免了较大取向差晶粒、杂晶的形成，保证了叶片整体的抗热疲劳性能。另一方面叶尖的堆焊层处于高温状态，有效地降低了残余应力，提高了叶片使用寿命。

技术领域

本发明属于转子叶片叶尖修复技术领域，尤其涉及一种燃机单晶高温合金涡轮转子叶片叶尖修复方法。

背景技术

单晶叶片是现代航空发动机关键技术和部件，航空发动机一个重要指标就是涡轮前温度，这个指标越高，发动机推力也就越大，不过燃烧室出来的燃气温度高达上千度，已经超过了钢铁的熔点，在如此高温、高速、高压燃气冲击之下，高压涡轮还要高速旋转带动高压压气机，因此对于材料和工艺要求极高，单晶叶片就是高压涡轮叶片最理想的材料，所谓单晶叶片是指只有一个晶料的叶片，晶界平行应力方向，消除了空洞和裂纹，这样叶片才能抵御发动机燃气冲击，可靠性更高，因此单晶叶片已经成为现代航空发动机高压涡轮叶片主流材料。

航空发动机和地面燃气轮机被誉为现代工业的“皇冠”，是国家综合实力的重要标志之一。涡轮叶片由于处于温度最高、应力最复杂、环境最为恶劣的部位而被列为第一关键件，并被誉为“皇冠上的明珠”。

由于燃气轮机OEM(原制造厂商)对涡轮叶片的修理技术进行垄断封锁，只能送往OEM进行修理。完全对外依赖会导致周期、成本不受控，随之带来维修周期风险(和大量外汇支出)。因此，迫切需要先进、可靠的修复技术对局部损伤的涡轮转子叶片等进行修复。

由于服役环境苛刻，单晶叶片容易受到局部损伤，包括叶尖的磨损、裂纹、烧蚀等，发展可靠的叶片修复技术对航空发动机延寿、降成本至关重要。单件单晶叶片价值30-80万元不等，针对单晶叶片的修复需要采用特殊工艺，一方面保证修复部位的性能，极易出现大角度晶界和杂晶，服役过程中容易出现裂纹。另一方面要防止叶片基体再结晶，高温性能下降，因此修复材料的选择、修复过程中的热输入控制需要严格控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种燃机单晶高温合金涡轮转子叶片叶尖修复方法，其使用直流快频次脉冲焊机的快频次脉冲模式，降低了修复过程中的热输入，避免了组织再结晶的出现，使用的定向凝固高温合金焊丝，确保了抗拉强度与高温持久性能达到单晶DD5的85％，采用叶片榫头水冷，叶尖预热，一方面避免修复处裂纹的产生，另一方面保证组织生长方向与001向平行，形成定向凝固组织。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种燃机单晶高温合金涡轮转子叶片叶尖修复方法，具体包括以下步骤：

步骤1，叶片的检查与记录：检查叶片的裂纹、磨损、烧蚀、凹坑等缺陷类型、数量、大小和位置并记录；

步骤2，叶片的尺寸检查、流量测试及称重：采用三维光学扫描仪或三坐标测量仪逐件对叶片进行扫描或检测，记录叶尖尺寸偏差；测量每件叶片、每个冷却通道流量，修理前的叶片流量满足7±1L/min要求，如不满足则需要检查气膜孔是否堵塞，堵塞则需要疏通；

步骤3，吹砂与清洗：

步骤3.1，采用60～120目石英砂或刚玉砂对单晶叶片表面进行干粉吹砂处理，去表面的积碳层及氧化膜，直至表面积碳及氧化膜全部去除，同一个部位吹砂时间不超过1min，叶片吹砂后用压缩空气清除叶片表面砂尘，检查外观；

步骤3.2，将叶片浸入3％～5％水基除油剂(质量比)的水溶液中，用超声波清洗机清洗5min～10min，随后用流动冷水冲洗干净；