CN105420560B - 一种水轮机叶轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水轮机叶轮，属于水利发电配件领域，通过合理设定该水轮机叶轮的组分含量以及通过制备方法尤其是热处理方法使得其内部微观结构得到改善，使得得到的叶轮强度和耐腐蚀性得到大幅度提升，从而总体提升了水利发电装置的耐久度和经济性。
Description
技术领域
本发明属于水利发电领域，尤其是水利发电装置的配件，特别是涉及一种水轮机叶轮。
背景技术
水利发电作为新能源发电方式越来越受到政策层面和科学界的广泛关注，对其各个部件深入细化的研究也在广泛进行中，目前的水轮机叶轮有采用不锈钢的，虽然强度比较高，但是重量比较高，在转动的过程中需要克服的转动力比较大，因此水轮机叶轮也在向轻质化方向研究。但是如果使用普通铝合金则强度达不到要求，因此急需提出一种既符合轻质化又具有一定强度的水轮机叶轮。
发明内容
本发明的目的在于提出一种水轮机叶轮。
具体通过如下技术手段实现：
一种水轮机叶轮，其特征在于，所述水轮机叶轮的材质为高强度耐冲击铝合金，所述铝合金的化学成分按质量百分比计为：Cu：3.1~3.8%，Si：6.2~6.9%，Mg：1.2~1.5%，Fe：0.2~0.6%，Mn：0.3~0.6%，Zn：0.6~1.1%，Ni：0.1~0.3%，Er：0.002~0.005%，Gd：0.001~0.003%，Sr：0.002~0.005%，Ti：0.1~0.3，C：0.02~0.05%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述水轮机叶轮在成型之后经过如下步骤的热处理：
（1）将水轮机叶轮半成品置入到中频热处理炉中，随炉升温至450~520℃，保温10~20min，然后水冷至室温；
（2）将步骤（1）处理得到的半成品再次置于中频热处理炉中，快速加热至500~550℃，保持该温度1~1.8小时，然后随炉缓冷至室温；
（3）将步骤（2）得到的半成品置于深冷箱，降温到-80~-110℃，保持该温度20~30min，然后出深冷箱恢复至室温；
（4）将步骤（3）得到的半成品置于回火炉中随炉加热至120~150℃，保温20~50min后，出炉空冷至室温；
（5）将步骤（4）得到的半成品进行表面切边、打磨处理后得到水轮机叶轮成品。
步骤（2）中所述快速加热的升温速度为50~80℃/min。
步骤（1）中所述随炉升温为分三阶段升温，首先随炉升温至120~150℃，保温5~10min后，然后随炉升温至220~310℃，保温5~10min后，然后再随炉升温至450~520℃。
本发明的效果在于：
1，通过合理限定水轮机叶轮材质中组分含量，尤其是对其中稀土元素的具体限定和Ti以及C含量的合理限定，从而微量形成弥散的TiC微小颗粒，使得该叶轮的强度和耐腐蚀性得到一定的提升。
2，通过合理限定热处理整体流程，使得铝合金的强度得到进一步提高，微观结构中表面晶粒得到进一步细化，从而使得强度和韧性性能均得到一定改善。
3，热处理制度中通过合理设定深冷处理与其他加热处理的衔接和匹配，达到了强化铝合金的目的。
具体实施方式
实施例1
一种水轮机叶轮，其特征在于，所述水轮机叶轮的材质为高强度耐冲击铝合金，所述铝合金的化学成分按质量百分比计为：Cu：3.6%，Si：6.8%，Mg：1.3%，Fe：0.3%，Mn：0.5%，Zn：0.9%，Ni：0.2%，Er：0.003%，Gd：0.002%，Sr：0.003%，Ti：0.2，C：0.03%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述水轮机叶轮在成型之后经过如下步骤的热处理：
（1）将水轮机叶轮半成品置入到中频热处理炉中，首先随炉升温至132℃，保温6min后，然后随炉升温至280℃，保温6min后，然后再随炉升温至480℃，保温16min，然后水冷至室温；
（2）将步骤（1）处理得到的半成品再次置于中频热处理炉中，快速加热至530℃，保持该温度1.6小时，然后随炉缓冷至室温；
（3）将步骤（2）得到的半成品置于深冷箱，降温到-92℃，保持该温度25min，然后出深冷箱恢复至室温；
（4）将步骤（3）得到的半成品置于回火炉中随炉加热至130℃，保温32min后，出炉空冷至室温；
（5）将步骤（4）得到的半成品进行表面切边、打磨处理后得到水轮机叶轮成品。
实施例2
一种水轮机叶轮，其特征在于，所述水轮机叶轮的材质为高强度耐冲击铝合金，所述铝合金的化学成分按质量百分比计为：Cu：3.2%，Si：6.3%，Mg：1.3%，Fe：0.5%，Mn：0.51%，Zn：0.9%，Ni：0.13%，Er：0.003%，Gd：0.002%，Sr：0.003%，Ti：0.16%，C：0.03%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述水轮机叶轮在成型之后经过如下步骤的热处理：
（1）将水轮机叶轮半成品置入到中频热处理炉中，随炉升温至510℃，保温15min，然后水冷至室温；
（2）将步骤（1）处理得到的半成品再次置于中频热处理炉中，以50~80℃/min的升温速度快速加热至530℃，保持该温度1.2小时，然后随炉缓冷至室温；
（3）将步骤（2）得到的半成品置于深冷箱，降温到-106℃，保持该温度23min，然后出深冷箱恢复至室温；
（4）将步骤（3）得到的半成品置于回火炉中随炉加热至133℃，保温32min后，出炉空冷至室温；
（5）将步骤（4）得到的半成品进行表面切边、打磨处理后得到水轮机叶轮成品。
Claims (3)
1.一种水轮机叶轮的制备方法，其特征在于，所述水轮机叶轮的材质为高强度耐冲击铝合金，所述铝合金的化学成分按质量百分比计为：Cu：3.1~3.8%，Si：6.2~6.9%，Mg：1.2~1.5%，Fe：0.5~0.6%，Mn：0.3~0.6%，Zn：0.6~1.1%，Ni：0.1~0.3%，Er：0.002~0.005%，Gd：0.001~0.003%，Sr：0.002~0.003%，Ti：0.1~0.3%，C：0.02~0.05%，余量为Al和不可避免的杂质；
所述水轮机叶轮在成型之后经过如下步骤的热处理：
（1）将水轮机叶轮半成品置入到中频热处理炉中，随炉升温至450~520℃，保温10~20min，然后水冷至室温；其中所述随炉升温为分三阶段升温，首先随炉升温至120~150℃，保温5~10min后，然后随炉升温至220~310℃，保温5~10min后，然后再随炉升温至450~520℃；
（2）将步骤（1）处理得到的半成品再次置于中频热处理炉中，快速加热至500~550℃，保持该温度1~1.8小时，然后随炉缓冷至室温；
（3）将步骤（2）得到的半成品置于深冷箱，降温到-80~-106℃，保持该温度20~30min，然后出深冷箱恢复至室温；
（4）将步骤（3）得到的半成品置于回火炉中随炉加热至120~150℃，保温20~50min后，出炉空冷至室温；
（5）将步骤（4）得到的半成品进行表面切边、打磨处理后得到水轮机叶轮成品。
2.根据权利要求1所述的水轮机叶轮的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述快速加热的升温速度为50~80℃/min。
3.根据权利要求1所述的水轮机叶轮的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述随炉升温为分三阶段升温，第一阶段随炉升温至125℃。
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