CN105803533A - 一种去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的方法，属于单晶高温合金技术领域。本方法利用去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的装置，采用电解腐蚀方法去除单晶高温合金涡轮叶片的再结晶，去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的装置包括稳压电源、金属管、塑料管、金属导线、水泵、腐蚀液槽、塑料软管，其中金属管内径小于10mm；去除再结晶时，稳压电源采用恒压模式，稳压电源电压设置为：10‑150V，单晶高温合金涡轮叶片零件高出腐蚀液面，打开稳压电源和水泵，电解液从金属管流出冲击单晶高温合金涡轮叶片再结晶晶粒位置，直至再结晶晶粒去除后停止。本发明避免去除再结晶晶粒时带来应变层，并且单晶高温合金或涡轮叶片其他表面不产生腐蚀。

Description

一种去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的方法
技术领域
本发明属于单晶高温合金涡轮叶片制造技术，涉及一种去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的方法，该方法也可用于定向凝固柱晶高温合金及其涡轮叶片再结晶的去除。
背景技术
单晶高温合金是在定向凝固的柱晶的基础上发展而来的，它不含或者少含晶界强化元素，完全消除了晶界，合金的组织按照预定的方向生长而形成的单一柱晶，合金的热强性能显著提高，综合性能优异。单晶高温合金是制造先进航空发动机涡轮工作叶片和导向叶片等热端部件的关键材料。
单晶高温合金涡轮叶片在铸造、表面吹砂处理、打磨处理等制造工序中可能产生塑性变形，致使单晶高温合金涡轮叶片产生残余应力并在随后的热处理过程中产生再结晶。由于单晶高温合金不含或者少含晶界强化元素，再结晶晶界成为单晶高温合金涡轮叶片的薄弱环节，对其力学性能和寿命带来不利的影响。因此，再结晶的控制和消除对单晶高温合金涡轮叶片的安全使用具有重要意义。
目前，消除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的方法通常可以分为两类：第一类方法是避免再结晶的产生，比如，通过回复处理，降低应力的方法在一定程度可以降低甚至完全消除再结晶晶粒的产生。但是，单晶高温合金涡轮叶片热处理时的固溶温度较高，通常采用完全固溶处理，因此在热处理过程中难免会出现再结晶。因此，另一类方法是对已经产生的再结晶的清除，目前通常采用的为机械打磨+腐蚀检验的方法。由于机械打磨时，单晶高温合金涡轮叶片表面出现密集的打磨痕迹，再结晶变得模糊，很难把握好机械打磨的程度，往往需要反复打磨和腐蚀，直至再结晶尺寸满足单晶高温合金涡轮叶片设计要求。由此可能带来众多问题，首先，单晶高温合金涡轮叶片可能存在打磨过渡；其次，多次打磨和腐蚀过后，再结晶难以区分，存在漏检风险；第三，多次腐蚀检验也将导致非再结晶区域腐蚀过度，表面质量变差，尤其是空心单晶高温合金涡轮叶片的内腔表面质量严重下降，且目前难以修复。以上结果最终影响单晶高温合金涡轮叶片的质量，对航空发动机的服役是一个巨大安全隐患。
发明内容
本发明是针对现有技术中不足而设计的利用电解腐蚀去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的方法。其目的是去除单晶高温合金涡轮叶片的再结晶。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
利用去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的装置，采用电解腐蚀方法去除单晶高温合金涡轮叶片的再结晶，去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的装置包括稳压电源、金属管、塑料管、金属导线、水泵、腐蚀液槽、塑料软管，其中金属管内径小于10mm；稳压电源正极采用金属导线连接单晶高温合金涡轮叶片，稳压电源负极采用金属导线连接金属管；塑料管套在金属管的出水端，塑料管超出金属管的出水端面1-10mm；水泵的出水端通过塑料软管与金属管的进水端连接，水泵进水端通过塑料软管与腐蚀液槽连接；单晶高温合金涡轮叶片置于腐蚀液槽的腐蚀液面上方，单晶高温合金涡轮叶片带有再结晶的一面朝向金属管的出水端，再结晶置于套在金属管出水端的塑料管前方，距离小于等于5mm；去除单晶高温合金涡轮叶片的再结晶时，打开稳压电源和水泵，腐蚀液从腐蚀液槽通过水泵流向金属管，腐蚀液从金属管流出冲击单晶高温合金涡轮叶片的再结晶，经单晶高温合金涡轮叶片表面然后回流至腐蚀液槽。直至再结晶去除后，关闭稳压电源和水泵停止。
稳压电源采用恒压模式，稳压电源电压设置为：10-150V。
本发明的优点是：本发明方法去除再结晶时没有打磨痕迹，表面的再结晶晶粒一直可见，该方法可以实时观察再结晶去除程度，保证再结晶去除效果和单晶高温合金涡轮叶片的表面质量。并且该方法操作过程中，单晶高温合金涡轮叶片零件处于腐蚀液面以上，只有再结晶晶粒位置存在腐蚀，在保证再结晶去除效果同时避免了腐蚀液对单晶高温合金涡轮叶片其他部位的损伤。该方法可以去除不同尺寸的单晶高温合金再结晶，去除速度可控，易于工程化应用。该方法去除再结晶晶粒时不产生噪声，腐蚀液循环使用，避免对环境损害。
附图说明
图1是去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的装置示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明技术方案作进一步地详述：
利用去除单晶高温合金涡轮叶片10再结晶6的装置，采用电解腐蚀方法去除单晶高温合金涡轮叶片10的再结晶6，去除单晶高温合金涡轮叶片10再结晶6的装置包括稳压电源1、金属管5、塑料管7、金属导线2、水泵4、腐蚀液槽8、塑料软管3，其中金属管5内径小于10mm；稳压电源1正极采用金属导线2连接单晶高温合金涡轮叶片10，稳压电源负极采用金属导线2连接金属管5；塑料管7套在金属管5的出水端，塑料管7超出金属管5的出水端面1-10mm；水泵4的出水端通过塑料软管3与金属管5的进水端连接，水泵4进水端通过塑料软管3与腐蚀液槽8连接；单晶高温合金涡轮叶片10置于腐蚀液槽8的腐蚀液9面上方，单晶高温合金涡轮叶片10带有再结晶6的一面朝向金属管5的出水端，再结晶6置于套在金属管5出水端的塑料管7前方，距离小于等于5mm；去除单晶高温合金涡轮叶片10再结晶6时，打开稳压电源1和水泵4，稳压电源1采用恒压模式，稳压电源1电压设置10-150V，腐蚀液9从腐蚀液槽8通过水泵4流向金属管5，腐蚀液9从金属管5流出冲击单晶高温合金涡轮叶片10的再结晶6，经单晶高温合金涡轮叶片10表面回流至腐蚀液槽8。直至再结晶6去除后关闭稳压电源1和水泵4。
实施例1去除某单晶高温合金涡轮叶片表面直径5mm单个再结晶
采用去除单晶高温合金涡轮叶片10再结晶6的装置包括稳压电源1、金属管5、塑料管7、金属导线2、水泵4、腐蚀液槽8、塑料软管3，其中金属管5内径2mm；稳压电源1正极采用金属导线2连接单晶高温合金涡轮叶片10，稳压电源负极采用金属导线2连接金属管5；塑料管7套在金属管5的出水端，塑料管7超出金属管5的出水端面10mm；水泵4的出水端通过塑料软管3与金属管5的进水端连接，水泵4进水端通过塑料软管3与腐蚀液槽8连接；单晶高温合金涡轮叶片10置于腐蚀液槽8的腐蚀液9面上方，单晶高温合金涡轮叶片10带有再结晶6的一面朝向金属管5的出水端，再结晶6置于套在金属管5出水端的塑料管7前方，距离5mm；去除单晶高温合金涡轮叶片10再结晶6时，打开稳压电源1和水泵4，稳压电源1采用恒压模式，稳压电源1电压设置150V，腐蚀液9从腐蚀液槽8通过水泵4流向金属管5，腐蚀液9从金属管5流出冲击单晶高温合金涡轮叶片10的再结晶6，经单晶高温合金涡轮叶片10表面回流至腐蚀液槽8。直至再结晶6去除后关闭稳压电源1和水泵4。
去除再结晶后，采用目视检查，该单晶高温合金涡轮叶片的再结晶消除，该方法达到去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的效果。
实施例2去除某单晶高温合金涡轮叶片表面直径3mm再结晶
采用去除单晶高温合金涡轮叶片10再结晶6的装置包括稳压电源1、金属管5、塑料管7、金属导线2、水泵4、腐蚀液槽8、塑料软管3，其中金属管5内径1mm；稳压电源1正极采用金属导线2连接单晶高温合金涡轮叶片10，稳压电源负极采用金属导线2连接金属管5；塑料管7套在金属管5的出水端，塑料管7超出金属管5的出水端面1mm；水泵4的出水端通过塑料软管3与金属管5的进水端连接，水泵4进水端通过塑料软管3与腐蚀液槽8连接；单晶高温合金涡轮叶片10置于腐蚀液槽8的腐蚀液9面上方，单晶高温合金涡轮叶片10带有再结晶6的一面朝向金属管5的出水端，再结晶6置于套在金属管5出水端的塑料管7前方，距离2mm；去除单晶高温合金涡轮叶片10再结晶6时，打开稳压电源1和水泵4，稳压电源1采用恒压模式，稳压电源1电压设置20V，腐蚀液9从腐蚀液槽8通过水泵4流向金属管5，腐蚀液9从金属管5流出冲击单晶高温合金涡轮叶片10的再结晶6，经单晶高温合金涡轮叶片10表面回流至腐蚀液槽8。直至再结晶6去除后关闭稳压电源1和水泵4。
实施例3去除某单晶高温合金涡轮叶片表面直径0.5mm再结晶
采用去除单晶高温合金涡轮叶片10再结晶6的装置包括稳压电源1、金属管5、塑料管7、金属导线2、水泵4、腐蚀液槽8、塑料软管3，其中金属管5内径1mm；稳压电源1正极采用金属导线2连接单晶高温合金涡轮叶片10，稳压电源负极采用金属导线2连接金属管5；塑料管7套在金属管5的出水端，塑料管7超出金属管5的出水端面5mm；水泵4的出水端通过塑料软管3与金属管5的进水端连接，水泵4进水端通过塑料软管3与腐蚀液槽8连接；单晶高温合金涡轮叶片10置于腐蚀液槽8的腐蚀液9面上方，单晶高温合金涡轮叶片10带有再结晶6的一面朝向金属管5的出水端，再结晶6置于套在金属管5出水端的塑料管7前方，距离2mm；去除单晶高温合金涡轮叶片10再结晶6时，打开稳压电源1和水泵4，稳压电源1采用恒压模式，稳压电源1电压设置10V，腐蚀液9从腐蚀液槽8通过水泵4流向金属管5，腐蚀液9从金属管5流出冲击单晶高温合金涡轮叶片10的再结晶6，经单晶高温合金涡轮叶片10表面回流至腐蚀液槽8。直至再结晶6去除后关闭稳压电源1和水泵4。

Claims (2)

1.一种去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的方法，其特征在于：利用去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的装置，采用电解腐蚀方法去除单晶高温合金涡轮叶片的再结晶，去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的装置包括稳压电源、金属管、塑料管、金属导线、水泵、腐蚀液槽、塑料软管，其中金属管内径小于10mm；稳压电源正极采用金属导线连接单晶高温合金涡轮叶片，稳压电源负极采用金属导线连接金属管；塑料管套在金属管的出水端，塑料管超出金属管的出水端面1-10mm；水泵的出水端通过塑料软管与金属管的进水端连接，水泵进水端通过塑料软管与腐蚀液槽连接；单晶高温合金涡轮叶片置于腐蚀液槽的腐蚀液面上方，单晶高温合金涡轮叶片带有再结晶的一面朝向金属管的出水端，再结晶置于套在金属管出水端的塑料管前方，距离小于等于5mm；去除单晶高温合金涡轮叶片的再结晶时，打开稳压电源和水泵，腐蚀液从腐蚀液槽通过水泵流向金属管，腐蚀液从金属管流出冲击单晶高温合金涡轮叶片的再结晶，经单晶高温合金涡轮叶片表面然后回流至腐蚀液槽；直至再结晶去除后，关闭稳压电源和水泵停止。
2.按照权利要求1所述去除单晶高温合金涡轮叶片再结晶的方法，其特征在于：稳压电源采用恒压模式，稳压电源电压设置为：10-150V。
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