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2、，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性 分析，最后执行。文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。介绍了涡轮叶片的清洗、无损检测、叶型完整性 检测等预处理，以及包括表面损伤修理、叶顶修复、 热静压、喷丸强化及涂层修复等在内的先进修理技 术。涡轮叶片的工作条件非常恶劣，因此，在性能先 进的航空发动机上，涡轮叶片都采用了性能优异但价 格十分昂贵的镍基和钴基高温合金材料以及复杂的制 造工艺，例如，定向凝固叶片和单晶叶片。在维修车 间采用先进的修理技术对存在缺陷和损伤的叶片进行 修复，延长其使用寿命，减少更换叶片，可获得可观 的经济收益。为了有效提高航空发动机的工作可靠性 和经济性，涡
3、轮叶片先进的修理技术日益受到发动机 用户和修理单位的重视，并获得了广泛的应用。1修理前的处理与检测涡轮叶片在实施修理工艺之前进行必要的预处理 和检测，以清除其表面的附着杂质；对叶片损伤形式 和损伤程度做出评估，从而确定叶片的可修理度和采 用的修理技术手段。1.1清洗由于涡轮叶片表面黏附有燃料燃烧后的沉积物以 及涂层和（或）基体经过咼温氧化腐蚀后所产生的热蚀 层，一般统称为积炭。积炭致使涡轮效率下降，热蚀 层会降低叶片的机械强度和叶片表面处理的工艺效 果，同时积炭也掩盖了叶片表面的损伤，不便于检 测。因此，叶片在进行检测和修理前，要清除积炭。1.2无损检测在修理前，使用先进的检测仪器对叶片的叶型
4、完 整性和内部结构进行检测，以评估磨损、烧熔、腐 蚀、掉块、裂纹、积炭和散热孔堵塞等损伤缺陷情 况，从而指导叶片的具体修理工艺。目前，CT已经成为适用于测量涡轮叶片壁厚和 内部裂纹的主要方法。一台CT机由X辐射源和专用 计算机组成。检测时，辐射源以扇形释放光子，通过 被检叶片后被探测器采集。其光子量和密度被综合 后，产生一幅二维层析X光照片，即物体的截面 图，从中分析叶片内部组织结构，得出裂纹的准确位 置及尺度。连续拍摄物体的二维扫描，可生成数字化 三维扫描图，用于检测整个叶片的缺陷，还可检测空 心叶片冷却通道的情况。CT可探测到10-2mm级的 裂纹。1.3叶型的精确检测目前，在坐标测量机(
5、CMM)的基础上，编制微 机控制自动检测所用的应用软件，发展研制了检测涡 轮叶片的叶身几何形状的坐标测量系统(CMMS)，可 自动检测叶身的几何形状，并与标准叶型比较；自动 给出偏差检测结果，来判断叶片的可用度和所需采用 的修理手段。不同CMMS制造商所采用的测量方法有所不 同，但都有以下共同点：自动化程度高；检测速度 快，通常一个叶片在1分钟内检测完毕；检测结果 精度高；软件扩充性好，只要修改标准叶型数据库就 可以适用不同型号的叶片的检测。2叶片修理技术采用先进的叶片修理技术，修复叶片表面以及内 部的缺陷，恢复甚至增强其原有的性能等，这都将大 大降低发动机的寿命周期费用，有效提高其经济性。目
6、前国内外在涡轮叶片修理中所应用的工艺和技术主 要有以下几种。2.1表面损伤的修理如果经检验，叶片表面的微小裂纹或者由烧蚀、 腐蚀所导致的缺陷尺度在允许修理范围内，则对其进 行修补。目前先进的修补方法有以下几种。是活化扩散愈合法。其原理及工艺特点是借助 低熔点焊接合金把高温合金粉末注入裂纹中，通过 液相烧结使焊接合金同时向咼温合金粉末和基体金属 中扩散，从而使裂纹得到愈合。另外一种方法是激光熔覆，是利用一定功率密度 的激光束照射（扫描）覆于裂纹、缺陷处的合金粉末， 使之完全融化，而基材金属表层微熔，冷凝后在基材 表面形成一个低稀释度的包覆层，从而弥合裂纹及缺 陷。2.2叶顶的修复对于叶片受损（主
7、要是磨损、腐蚀和硫化）的顶 部，可用等离子电弧焊及钨极惰性气体保护焊来修 复，即先堆焊上合适的材料，再磨削到所要求的叶片 高度。钴基合金抗热腐蚀性能好，是一种合适的堆焊 材料。经验表明，RenQ142合金结合此工艺修 复的叶片具有良好的结构完整性。除焊修外，低压等 离子喷涂McrAlY涂层，已成功地用于修复叶片 的顶部了，涂层厚度为2.0 3mme2.3热静压热静压是将叶片保持在1000-1200温 度和100200MPa压力的热等压条件下，可 用于以下目的修复： 消除焊后存在于金属中的内应力； 冶金成分退化修复，涡轮叶片在工作过程中会 沿晶界出现脆生相，将降低叶片的塑性和强度，热静 压固溶处
8、理可有效恢复叶片结构的退化情况； 低循环疲劳的修复； 蠕变损坏的修复。热静压可恢复叶片原有的强度极限和延伸率，延 长蠕变断裂寿命。2.4喷丸强化喷丸是以高速弹丸流撞击受喷工件表面，在受喷 材料的再结晶温度下进行的一种冷加工方法。叶片喷 丸强化可提咼抗疲劳和抗应力腐蚀性能。它是利用高 速弹丸在撞击叶片时，叶片表面迅速伸长，从而引起 表层材料在一定深度范围内的塑性流动塑性变形。 变形层的深度取决于弹丸撞击程度和工件材料的力学 性能，通常变形层深度可达0 .12mm0.75 mm。改变喷丸参数，也可以得到合适的变层深度。 当喷丸弓I起叶片表层材料塑性变形时，与表层相邻的 次表层材料也将由于表层变形而
9、变形。但与表层相比 较，次表层的变形程度较小，未达到该材料屈服点而 保持弹性变形状态，因此，表层与次表层的这种不均 匀塑性变形，能引起材料受喷后的残余应力场（即应 力分布）的改变。试验表明，喷丸后表层呈现残余压 缩应力，而在一定深度的次表层则为拉伸应力。表层 的残余压缩应力可比次表层的拉伸应力高达数倍。这 种残余应力分步模式很有利于疲劳强度和抗应力腐蚀 性能的提高。2.5涂层修复许多性能先进的航空发动机涡轮叶片已应用涂层 技术提高其抗氧化、抗腐蚀、耐磨、耐高温性能以及 涡轮的气动效率，但叶片在使用过程中涂层会不同程 度地缺损，因此，在叶片修理时都要对防护涂层进行 修复，一般都要将原涂层剥落，重
10、新涂覆新的涂层。 另外，原没有涂层的涡轮叶片，也可以在叶片基体表 面涂覆防护涂层，以提高叶片的工作可靠性和使用寿 命。目前，涡轮叶片所应用的涂层种类主要有抗氧化 耐腐蚀涂层、MCrAlY金属基陶瓷热障涂层、耐 磨涂层 主要用于叶冠和叶根、封严涂层等，所采 用的涂层制备工艺主要有以下几种。 扩散渗金属法：将某种防腐蚀金属的化学成分 在高温下从填充物中释放，转移到部件上并扩散到里 面，形成部件防腐的致密层。 热喷涂工艺：采用气体、液体燃料或电弧、等 离子弧作热源，将金属、合金、金属陶瓷、氧化物、 碳化物等喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，通过高 速气流使其雾化、喷射沉积到工件表面而形成附着牢 固的表
11、层的方法。 物理沉积工艺及化学相沉积工艺：通过金属或 化学成分的蒸气相迁移到基体金属表面。此工艺受到 工装设备的限制，应用较少。由于涡轮叶片工作环境恶劣、合金材料价格贵， 其机械状态检测和修理受到航空动力界更多的重视。 多年的实践表明，先进的修理技术在航空发动机涡轮 叶片的维修中的广泛应用，在很大程度上有效提高了 发动机的航线工作可靠性，降低了全寿命费用。当 然，采用何种检测技术及修理工艺，也要充分考虑维 修的经济性，因此，工艺复杂的维修技术一般只用于 合金材料昂贵、制造工艺难度大的叶片。目前，在我国，航空发动机涡轮叶片的机上孔探 检查已广泛使用，但叶片的先进的修理技术应用不 多，这与我国自己制造的发动机叶片材料并不十分昂 贵有关。但随着新型高性能的发动机研制生产，也将 采用先进的涡轮叶片材料和制造工艺，这会使涡轮叶 片的造价大幅增加。因此，对于国产航空发动机来 说，涡轮叶片精确检测与先进修理技术也有着非常广 阔的应用前景。可在这里输入个人/品牌名/地点Personal / Brand Name / Location Can Be Entered Here
