CN105200286B - 小型风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小型风力发电机，通过对该小型风力发电机风轮的叶片的组分、含量以及热处理制度进行改进，使得该叶片的强度、韧性和表面硬度等性能得到大幅度提升，从而使得小型风力发电机的整体使用寿命得到大大提升。

Description

小型风力发电机
技术领域
本发明属于风能的能源利用领域，特别是涉及一种小型风力发电机。
背景技术
根据实际生产和应用情况，有的区域需要设置大型风力发电机，但是小型风力发电机的需求也在逐渐的增加，尤其在一些新概念居民小区内，小型风力发电机的应用在逐步增加。而普通风力发电机的风轮叶片目前主要使用玻璃钢、碳纤维材质制成，也有一部分采用钢或铝合金制成，玻璃钢、碳纤维材质的叶片强度较高、重量较轻、寿命较长，但是其成本是非常高的，尤其上述材料的专利权均被日本和美国所控制，购买费用高昂，钢的强度较高，但是重量较重，而铝合金重量较轻，但是强度比较低，因此如果发明一种针对小型风力发电机的强度较高韧性较好的铝合金叶片，则既保证了较低的成本，又重量较轻，同时又保证了强度和韧性。
发明内容
本发明的目的在于提出一种小型风力发电机。
具体通过如下技术手段实现：
一种小型风力发电机，包括机舱、塔架和风轮，
所述风轮的叶片按质量百分比含量计为：Mg：1.2~3.6%，Si：0.6~1.2%，Cu：1.5~1.8%，V：0.2~0.35%，Ti：0.08~0.18%，Cr：0.3~0.8%，Mn：0.02~0.06%，Zr：0.1~0.22%，RE：0.09~0.16%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述叶片的抗拉强度为490~530MPa，延伸率为23~26%，；
所述叶片的微观结构中，Al3Zr相均匀弥散分布，其截面面积百分比含量为5~10%，Al3Zr相平均等效直径为0.9~1.2μm，Al20Cu2Mn3相均匀分布在Al3Zr相周围。
作为优选，所述风轮的叶片成型后采用如下的热处理步骤：
（1）将成型后的叶片半成品置于退火炉中，加热至505~530℃，保温5~10小时，然后出炉空冷；
（2）将步骤（1）处理之后的半成品置入到深冷箱中冷却到-80~-120℃，保持该温度15~20min，然后出深冷箱高压喷水恢复到室温，所述喷水的水温为20~30℃；
（3）将步骤（2）得到的半成品置入回火炉中加热至120~180℃，保温20~30min后，随炉冷却到室温，得到风力发电机叶片成品。
作为优选，所述风力发电机叶片的硬度为100~120N/mm2。
本发明的效果在于：
1，通过对小型风力发电机风轮叶片的成分进行改进，通过合理添加稀土RE，使得铝镁合金中晶粒得到大幅度细化，Al3Zr相和Al20Cu2Mn3相均匀弥散且晶粒细小，通过对Cu含量的调整，使得从而使得Al20Cu2Mn3相适量增加，配合RE的细化作用，从而使得在强度增加的情况下保证该相的弥散，而不产生不利印象，其强度得到大幅度提升，韧性得到提升，并且通过合理调配各个元素的含量，使得各相之间的配比达到了最为优化的效果。
2，通过对叶片的热处理制度进行改进，退火+深冷+回火处理，使得其微观结构中各相分布更加均匀弥散，从而使得强度和韧性得到提升。
3，在深冷处理后温度恢复的时候采用高压喷水的方式进行升温，从而使得表面温度急速上升，使得表面硬度得到大幅度提升。
具体实施方式
实施例1
一种小型风力发电机，包括机舱、塔架和风轮，
所述风轮的叶片按质量百分比含量计为：Mg：2.1%，Si：0.9%，Cu：1.6%，V：0.25%，Ti：0.12%，Cr：0.625%，Mn：0.05%，Zr：0.188%，RE：0.12%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述叶片的抗拉强度为512MPa，延伸率为25%，；
所述叶片的微观结构中，Al3Zr相均匀弥散分布，其截面面积百分比含量为8%，Al3Zr相平均等效直径为1.0μm，Al20Cu2Mn3相均匀分布在Al3Zr相周围。
实施例2
实施例1叶片成型后采用如下的热处理步骤：
（1）将成型后的叶片半成品置于退火炉中，加热至522℃，保温8小时，然后出炉空冷；
（2）将步骤（1）处理之后的半成品置入到深冷箱中冷却到-102℃，保持该温度18min，然后出深冷箱高压喷水恢复到室温，所述喷水的水温为25℃；
（3）将步骤（2）得到的半成品置入回火炉中加热至162℃，保温28min后，随炉冷却到室温，得到风力发电机叶片成品。

Claims (2)

1.一种小型风力发电机，包括机舱、塔架和风轮，其特征在于，
所述风轮的叶片按质量百分比含量计为：Mg：1.2~3.6%，Si：0.6~1.2%，Cu：1.5~1.8%，V：0.2~0.35%，Ti：0.08~0.18%，Cr：0.3~0.8%，Mn：0.02~0.06%，Zr：0.1~0.22%，RE：0.09~0.16%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述风轮的叶片抗拉强度为490~530MPa，延伸率为23~26%；
所述风轮的叶片微观结构中，Al3Zr相均匀弥散分布，其截面面积百分比含量为5~10%，Al3Zr相平均等效直径为0.9~1.2μm，Al20Cu2Mn3相均匀分布在Al3Zr相周围；
所述风轮的叶片成型后采用如下的热处理步骤：
（1）将成型后的叶片半成品置于退火炉中，加热至505~530℃，保温5~10小时，然后出炉空冷；
（2）将步骤（1）处理之后的半成品置入到深冷箱中冷却到-80~-120℃，保持该温度15~20min，然后出深冷箱高压喷水恢复到室温，所述喷水的水温为20~30℃；
（3）将步骤（2）得到的半成品置入回火炉中加热至120~180℃，保温20~30min后，随炉冷却到室温，得到风力发电机叶片成品。
2.根据权利要求1所述的小型风力发电机，其特征在于，所述风力发电机的风轮的叶片的硬度为100~120N/mm2。
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