CN105349850A - 风力发电机叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力发电机叶片，通过对发电机叶片的组分、含量以及热处理方式进行改进，使得该风力发电机叶片的表面硬度、强度等性能得到大幅度提升，从而使得风力发电机的整体使用寿命得到大大提升。

Description

风力发电机叶片
技术领域
本发明属于风能的能源利用领域，特别是涉及一种风力发电机叶片。
背景技术
风力发电机的叶片目前主要使用玻璃钢、碳纤维材质制成，也有一部分寿命较低的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风力发电机叶片。
具体通过如下技术手段实现：
风力发电机叶片，
所述风力发电机叶片按质量百分比含量计为：Mg：1.2~3.6%，Si：0.6~1.2%，Cu：0.5~1.3%，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；
所述风力发电机叶片的抗拉强度为480~520MPa，延伸率为23~26%，；
所述风力发电机叶片的微观结构中，Al3Zr相均匀弥散分布，其截面面积百分比含量为6~12%，Al3Zr相平均等效直径为1~1.2μm，Al20Cu2Mn3相均匀分布在Al3Zr相周围。
作为优选，所述风力发电机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98~110N/mm2。
本发明的效果在于：
1，通过对风力发电机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，从而使得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
风力发电机叶片按质量百分比含量计为：Mg：1.6%，Si：0.9%，Cu：1.1%，V：0.28%，Ti：0.11%，Cr：0.52%，Mn：0.05%，Zr：0.16%，RE：0.12%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述风力发电机叶片的抗拉强度为506MPa，延伸率为25%，硬度为108N/mm2。；
所述风力发电机叶片的微观结构中，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1.1μm，Al20Cu2Mn3相均匀分布在Al3Zr相周围。
实施例2
实施例1风力发电机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521℃，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-101℃，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28℃；
（3）将步骤（2）得到的半成品置入回火炉中加热至153℃，保温28min后，随炉冷却到室温，得到风力发电机叶片成品。

Claims (3)

1.风力发电机叶片，其特征在于，
所述风力发电机叶片按质量百分比含量计为：Mg：1.2~3.6%，Si：0.6~1.2%，Cu：0.5~1.3%，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；
所述风力发电机叶片的抗拉强度为480~520MPa，延伸率为23~26%，；
所述风力发电机叶片的微观结构中，Al3Zr相均匀弥散分布，其截面面积百分比含量为6~12%，Al3Zr相平均等效直径为1~1.2μm，Al20Cu2Mn3相均匀分布在Al3Zr相周围。
2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述风力发电机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。
3.根据权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述所述风力发电机叶片的硬度为98~110N/mm2。
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