某型航空发动机涡轮叶片叶冠接触面钎焊用耐磨块的研究及其应用.pdf

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1、工程ENGINEERING某型航空发动机涡轮叶片叶冠接触面钎焊用耐磨块的研究及其应用ResearchandApplicationonWearablePiecesUsedforBrazingofCertainTypeAero-EngineTurbineBladeCrownInterface■武德安/四达机械制造公司摘　要：针对某型发动机涡轮叶片叶冠接触面钎焊修理需要，以Ni3Al金属间化合物为基制备了一种新型高温耐磨材料，并对其微观组织、力学性能、耐热性能、高温硬度、高温微动磨损性能以及钎焊工艺性等进行了对比研究和

2、考核验证。结果表明，该Ni3Al合金耐磨材料主要性能与ВКНА-2M基本相当或略优，国产Ni3Al合金耐磨材料可以替代进口件使用。关键词：耐磨块；叶冠接触面；Ni3Al金属间化合物；力学性能试验Keywords：wearablepieces;interfaceofbladecrown;Ni3Alintermetalliccompounds;mechanicalpropertiesexperiment0引言面耐磨强化所选用的材料和工艺也不尽ВКНА-2M，主要以钎焊方式应用于为预防航空发动机涡轮工作叶片相同。目前欧

3、美国家开发的高温耐磨材叶冠表面强化。叶冠接触面早期失效，通常采取的一个料主要包括钴基合金Stellite6和钴铬钼据相关资料介绍，ВКНА-2M有效措施就是进行接触面表面耐磨强合金T800，常以堆焊方式应用于叶冠合金是俄罗斯上世纪九十年代研发出来化。由于设计理念以及采用的涡轮叶片表面强化；而俄罗斯开发的耐磨材料则的一种Ni3Al金属间化合物基高温耐磨材结构和材料不同，国内外进行叶冠接触包括镍基合金ВЖЛ-2和Ni3Al基合金料，首先被选用于某型长寿命航空发动动未导致裂纹或裂纹扩展。该型发动机高压涡轮工作叶片网状内

4、腔4.4疲劳强度试验异物的去除问题；达到了提高叶片内腔选取6片清理时间为18～20min（工清洁度合格率，减少了串、换叶片数艺要求清理时间为3～6min）的高压涡量，节约了修理成本，缩短了修理周轮叶片，清理后，通过了176.4MPa、期。2×107次循环的疲劳强度检验，满足使用性能要求。作者简介图6裂纹断口电镜分析照片5总结李本事，工程师，主要从事航空发现象（见图6）；振动清理前荧光检查研发的嵌入接触式微孔清理+溶剂动机零部件无损检测技术研究。裂纹长为1.5mm的原因是该裂纹被部分浸泡+手工清理技术，工艺简单、易

5、掌堵塞，振动清理后裂纹暴露。因此，振握、可操作性强、劳动效率高，解决了航空维修与工程2015/10106AVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviationnow.com.cn机修理中，被钎焊在Ⅱ～Ⅳ级涡轮工作2结果与讨论3)组织特点叶片叶冠接触面上，以提高其在高温下2.1BKHA-2M合金耐磨块冶金分析不同批次的BKHA-2M合金耐抗微动磨损能力。但是由于这些高温耐1)化学成分磨块组织与相组成存在较大差异，主磨材料均为国外设计开发和生产供给，分别采用ICP和EDS等方法进行样要

6、表现在β相尺寸、形态、体积分数受制于技术封锁和专利保护，目前国内件成分分析，分析结果如表1所示。和硬度上。实测耐磨块的室温硬度在尚缺少ВКНА-2M合金相关技术资2)组织和相结构HRC36.5～40.3之间，比技术文件规定料，修理所需材料只能完全依赖进口。BKHA-2M合金典型微观组织如图的HRC34～38.5略高；而β相的体积分一方面该合金材料价格昂贵，且订货周1、图2所示，其相组成和分析结果如表数则在13％～23％之间。此外，基体中期较长，直接影响发动机的正常修理和2所示。由电镜观察和能谱分析结果可除了M（T

7、i、W、Cr）C碳化物之外，交付；另一方面，从国防战略角度考知，BKHA-2M合金中含有三种相，β还含有少量富铬M7C3碳化物相。虑，关键材料和工艺长期受制于人，将（NiAl）相（图1中灰色相），富Cr的2.2国产Ni3Al耐磨材料试制造成技术堡垒和生产瓶颈。因此，开展碳化物相（图1中黑色相），富W、Ti1)合金成分优化和微观组织控制Ni3Al合金耐磨材料国产化制备和应用研的MC碳化物相（图1中白色相，应该是由于Ni3Al耐磨材料中的主要硬质究具有现实必要性。M7C3），基体为Ni3Al相。相为β（NiAl）相，

8、该相含量越高，合金的硬度就越高。因此，在国产合金试表1BKHA-2M耐磨块主要合金元素及含1试验制过程中，重点是通过β相体积分数和量（%）1）分别采用国产Ni3Al基合金耐磨合金硬度检测试验，进行合金成分大致材料和进口耐磨块制成试样，采用光学分析批次12345调整，通过合金熔炼和浇铸工艺的进一合金元素显微镜和扫描电镜进行微观组织观察和步优化，实现β相尺寸和形态控制。不C0