本發(fā)明大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪，且更具體而言，涉及用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片上同時(shí)沉積多個(gè)涂層的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)以串聯(lián)流動(dòng)的順序大體上包括壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段和排氣區(qū)段。在操作時(shí)，空氣進(jìn)入壓縮機(jī)區(qū)段的入口，在此，一個(gè)或更多個(gè)軸向或離心壓縮機(jī)逐漸地壓縮空氣，直到它到達(dá)燃燒區(qū)段。燃料在燃燒區(qū)段內(nèi)與壓縮空氣混合且被焚燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體被從燃燒區(qū)段發(fā)送通過(guò)在渦輪區(qū)段內(nèi)限定的熱氣體路徑，且然后經(jīng)由排氣區(qū)段從渦輪區(qū)段排氣。

在特定的構(gòu)造中，渦輪區(qū)段以串聯(lián)流動(dòng)的順序包括高壓(hp)渦輪和低壓(lp)渦輪。hp渦輪和lp渦輪各自包括各種可旋轉(zhuǎn)渦輪構(gòu)件，諸如轉(zhuǎn)子軸、由轉(zhuǎn)子軸安裝或以其他方式承載的轉(zhuǎn)子盤(pán)、安裝于盤(pán)的外圍且從其徑向地延伸的渦輪葉片、和各種靜止渦輪構(gòu)件，諸如定子靜葉或噴嘴、渦輪護(hù)罩、和發(fā)動(dòng)機(jī)框架?？尚D(zhuǎn)和靜止的渦輪構(gòu)件至少部分地限定穿過(guò)渦輪區(qū)段的熱氣體路徑。例如，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)葉或葉片大體上具有如下翼型件形狀，該翼型件形狀被設(shè)計(jì)成將流動(dòng)路徑氣體的熱能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的機(jī)械旋轉(zhuǎn)。在燃燒氣體流過(guò)熱氣體路徑時(shí)，熱能從燃燒氣體轉(zhuǎn)移至可旋轉(zhuǎn)和靜止的渦輪構(gòu)件。

渦輪葉片可由涂布有環(huán)境屏障涂層的多種超級(jí)合金(例如，鎳基超級(jí)合金)以及陶瓷基質(zhì)復(fù)合物構(gòu)造，以在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間在存在高溫射流的情況下避免氧化和凹進(jìn)。用于發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的現(xiàn)有涂布過(guò)程包括兩步驟式過(guò)程，其首先包括利用耐腐蝕涂層(諸如鉻化物涂層)涂布構(gòu)件的第一部分，且然后隨后包括利用抑制氧化涂層(諸如鋁化物涂層)涂布構(gòu)件的第二部分。例如，對(duì)于高壓渦輪葉片，通過(guò)將柄部放置在包埋體中且利用粉末鉻化物涂層填充該包埋體來(lái)涂布柄部。隨后的步驟包括利用鋁化物涂層涂布翼型件。

然而，與常規(guī)的兩步驟式涂布技術(shù)相關(guān)的問(wèn)題之一包括在鉻化物涂布過(guò)程期間從包埋泄漏且損壞翼型件的氯化物氣體。更具體而言，在具有內(nèi)部鋁化物涂層的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件中，因與氯化物氣體的反應(yīng)引起的鋁的損耗可導(dǎo)致低的發(fā)動(dòng)機(jī)性能和/或高不良率。

鑒于以上，用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的改善的系統(tǒng)和方法將是有利的。更具體而言，用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件上同時(shí)沉積多個(gè)涂層以便使此種涂層不退化的系統(tǒng)和方法在本領(lǐng)域中將是合乎需要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下列描述中部分地闡述，或可根據(jù)描述而是明顯的，或可通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐而習(xí)得。

在一個(gè)方面中，本公開(kāi)涉及用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的方法。該方法包括將燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的第一部分與構(gòu)件的第二部分隔離。該方法還包括同時(shí)在構(gòu)件的第一部分上沉積第一涂層材料和在構(gòu)件的第二部分上沉積第二涂層材料，其中，第一和第二涂層材料不同。

在另一個(gè)方面中，本公開(kāi)涉及用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的套件。套件包括第一涂層材料和不同的第二涂層材料。套件還包括掩蔽體，該掩蔽體用于將燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的第一部分與構(gòu)件的第二部分隔離。而且，套件包括涂布系統(tǒng)，該涂布系統(tǒng)構(gòu)造成同時(shí)分別在構(gòu)件的第一和第二部分上沉積第一和第二涂層材料。

在又一個(gè)方面中，本公開(kāi)涉及用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片的方法。該方法包括將渦輪葉片的柄部放置在掩蔽室中，以便將柄部與渦輪葉片的翼型件隔離。該方法還包括利用基于鉻的粉末涂層填充掩蔽室。另一步驟包括同時(shí)通過(guò)擴(kuò)散涂布在翼型件上沉積基于鋁的涂層。

實(shí)施方案1.一種用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的方法，所述方法包括：

將所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的第一部分與所述構(gòu)件的第二部分隔離；和

同時(shí)在所述構(gòu)件的第一部分上沉積第一涂層材料和在所述構(gòu)件的第二部分上沉積第二涂層材料，

其中，所述第一和第二涂層材料不同。

實(shí)施方案2.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件包括以下中的至少一種：渦輪葉片、風(fēng)扇葉片、壓縮機(jī)葉片、噴嘴、護(hù)罩、護(hù)罩支撐件、框架、渦輪靜葉、引導(dǎo)靜葉、或壓縮機(jī)靜葉。

實(shí)施方案3.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，同時(shí)在所述構(gòu)件的第一部分上沉積所述第一涂層材料和在所述構(gòu)件的第二部分上沉積所述第二涂層材料包括擴(kuò)散涂布、鍍敷、漿料涂布、或粉末涂布中的至少一種。

實(shí)施方案4.根據(jù)實(shí)施方案2所述的方法，其中，所述第一部分包括所述渦輪葉片的柄部且所述第二部分包括所述渦輪葉片的翼型件。

實(shí)施方案5.根據(jù)實(shí)施方案4所述的方法，其中，將所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的第一部分與所述構(gòu)件的第二部分隔離還包括：

將所述柄部放置在掩蔽室中；和

在所述掩蔽室上靠著所述翼型件的平臺(tái)放置掩蔽蓋，以便將所述柄部與所述翼型件隔離。

實(shí)施方案6.根據(jù)實(shí)施方案5所述的方法，其中，所述第一涂層材料包括基于鉻的材料，且所述第二涂層材料包括基于鋁的材料。

實(shí)施方案7.根據(jù)實(shí)施方案6所述的方法，其中，同時(shí)在所述構(gòu)件的第一部分上沉積所述第一涂層材料和在所述構(gòu)件的第二部分上沉積所述第二涂層材料還包括：

在將所述掩蔽蓋放置在所述掩蔽室上之前，利用所述基于鉻的材料填充所述掩蔽室，以便涂布所述柄部，和

利用所述基于鋁的材料沉積所述翼型件。

實(shí)施方案8.根據(jù)實(shí)施方案7所述的方法，其中，利用所述基于鋁的材料沉積所述翼型件還包括：

將所述渦輪葉片放置在涂布爐中，和

將所述翼型件暴露于蒸汽相的基于鋁的材料，以便涂布所述翼型件。

實(shí)施方案9.根據(jù)實(shí)施方案8所述的方法，還包括：

從所述涂布爐移除所述渦輪葉片，

在所述柄部保持在所述掩蔽室中時(shí)冷卻所述渦輪葉片，

從所述掩蔽室移除所述掩蔽蓋，和

從所述掩蔽室移除所述柄部。

實(shí)施方案10.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，同時(shí)在所述構(gòu)件的第一部分上沉積所述第一涂層材料還包括：

對(duì)所述構(gòu)件的第一部分進(jìn)行噴砂，

將所述構(gòu)件的第一部分放置在掩蔽室中，

將所述構(gòu)件預(yù)熱至預(yù)定溫度，

利用鉻漿料填充所述掩蔽室，

使所述鉻漿料固化到所述構(gòu)件上，

在一定溫度下將基于鉻的構(gòu)件加熱預(yù)定時(shí)間段，以便在所述構(gòu)件的第一部分上形成高鉻涂層。

實(shí)施方案11.根據(jù)實(shí)施方案1所述的方法，其中，所述第一和第二涂層材料包括基于鉻的涂層、基于鋁的涂層、基于硅的涂層、鉑涂層、或鈀涂層中的至少一種。

實(shí)施方案12.一種用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的套件，所述套件包括：

第一涂層材料；

第二涂層材料，所述第一和第二涂層材料不同；

掩蔽體，其用于將所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的第一部分與所述構(gòu)件的第二部分隔離；和

涂布系統(tǒng)，其構(gòu)造成同時(shí)分別在所述構(gòu)件的第一和第二部分上沉積所述第一和第二涂層材料。

實(shí)施方案13.根據(jù)實(shí)施方案12所述的套件，其中，所述掩蔽體包括掩蔽室，其中，所述掩蔽室填充有所述第一涂層材料，所述第一涂層材料包括基于鉻的粉末。

實(shí)施方案14.根據(jù)實(shí)施方案12所述的套件，其中，所述涂布系統(tǒng)包括涂布爐，所述涂布爐構(gòu)造成在所述構(gòu)件的第二部分上應(yīng)用所述第二涂層材料。

實(shí)施方案15.根據(jù)實(shí)施方案14所述的套件，其中，所述第一涂層材料包括基于鉻的材料且所述第二涂層材料包括基于蒸汽的鋁化物材料。

實(shí)施方案16.根據(jù)實(shí)施方案15所述的套件，其中，所述基于鉻的材料包括粉末。

實(shí)施方案17.根據(jù)實(shí)施方案16所述的套件，其中，基于鉻的粉末材料包括高鉻。

實(shí)施方案18.根據(jù)實(shí)施方案11所述的套件，其中，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件包括以下中的至少一種：渦輪葉片、風(fēng)扇葉片、壓縮機(jī)葉片、噴嘴、護(hù)罩、護(hù)罩支撐件、框架、渦輪靜葉、引導(dǎo)靜葉、或壓縮機(jī)靜葉。

實(shí)施方案19.根據(jù)實(shí)施方案18所述的套件，其中，所述第一部分包括所述渦輪葉片的柄部且所述第二部分包括所述渦輪葉片的翼型件。

實(shí)施方案20.一種用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片的方法，所述方法包括：

將所述渦輪葉片的柄部放置在掩蔽室中，以便將所述柄部與所述渦輪葉片的翼型件隔離；

利用基于鉻的粉末涂層填充掩蔽室；和

同時(shí)通過(guò)擴(kuò)散涂布在所述翼型件上沉積基于鋁的涂層。

技術(shù)方案1.一種用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的構(gòu)件的方法，所述方法包括：

將所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的構(gòu)件的第一部分105與所述構(gòu)件的第二部分108隔離；和

同時(shí)在所述構(gòu)件的第一部分105上沉積第一涂層材料112和在所述構(gòu)件的第二部分108上沉積第二涂層材料114，

其中，所述第一和第二涂層材料112,114不同。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的構(gòu)件包括以下中的至少一種：渦輪葉片100、風(fēng)扇葉片、壓縮機(jī)葉片、噴嘴、護(hù)罩、護(hù)罩支撐件、框架、渦輪靜葉、引導(dǎo)靜葉、或壓縮機(jī)靜葉。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，同時(shí)在所述構(gòu)件的第一部分105上沉積所述第一涂層材料112和在所述構(gòu)件的第二部分108上沉積所述第二涂層材料114包括擴(kuò)散涂布、鍍敷、漿料涂布、或粉末涂布中的至少一種。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案2所述的方法，其中，所述第一部分105包括所述渦輪葉片100的柄部105且所述第二部分108包括所述渦輪葉片100的翼型件108。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案4所述的方法，其中，將所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的構(gòu)件的第一部分105與所述構(gòu)件的第二部分108隔離還包括：

將所述柄部105放置在掩蔽室118中；和

在所述掩蔽室118上靠著所述翼型件108的平臺(tái)106放置掩蔽蓋119，以便將所述柄部105與所述翼型件108隔離。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其中，所述第一涂層材料112包括基于鉻的材料，且所述第二涂層材料114包括基于鋁的材料。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的方法，其中，同時(shí)在所述構(gòu)件的第一部分105上沉積所述第一涂層材料112和在所述構(gòu)件的第二部分108上沉積所述第二涂層材料114還包括：

在將所述掩蔽蓋119放置在所述掩蔽室118上之前，利用所述基于鉻的材料填充所述掩蔽室118，以便涂布所述柄部105，和

利用所述基于鋁的材料沉積所述翼型件108。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案7所述的方法，其中，利用所述基于鋁的材料沉積所述翼型件108還包括：

將所述渦輪葉片100放置在涂布爐122中，和

將所述翼型件108暴露于蒸汽相的基于鋁的材料，以便涂布所述翼型件108。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的方法，還包括：

從所述涂布爐122移除所述渦輪葉片100，

在所述柄部105保持在所述掩蔽室118中時(shí)冷卻所述渦輪葉片100，

從所述掩蔽室118移除所述掩蔽蓋119，和

從所述掩蔽室118移除所述柄部105。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，同時(shí)在所述構(gòu)件的第一部分105上沉積所述第一涂層材料112還包括：

對(duì)所述構(gòu)件的第一部分105進(jìn)行噴砂，

將所述構(gòu)件的第一部分105放置在掩蔽室118中，

將所述構(gòu)件預(yù)熱至預(yù)定溫度，

利用鉻漿料填充所述掩蔽室118，

使所述鉻漿料固化到所述構(gòu)件上，

在一定溫度下將基于鉻的構(gòu)件加熱預(yù)定時(shí)間段，以便在所述構(gòu)件的第一部分105上形成高鉻涂層。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述第一和第二涂層材料112,114包括基于鉻的涂層、基于鋁的涂層、基于硅的涂層、鉑涂層、或鈀涂層中的至少一種。

技術(shù)方案12.一種用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的構(gòu)件的套件110，所述套件110包括：

第一涂層材料112；

第二涂層材料114，所述第一和第二涂層材料112,114不同；

掩蔽體116，其用于將所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的構(gòu)件的第一部分105與所述構(gòu)件的第二部分108隔離；和

涂布系統(tǒng)120，其構(gòu)造成同時(shí)分別在所述構(gòu)件的第一和第二部分105,108上沉積所述第一和第二涂層材料112,114。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的套件110，其中，所述掩蔽體116包括掩蔽室118，其中，所述掩蔽室118填充有所述第一涂層材料112，所述第一涂層材料112包括基于鉻的粉末。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案12所述的套件110，其中，所述涂布系統(tǒng)包括涂布爐122，所述涂布爐122構(gòu)造成在所述構(gòu)件的第二部分108上應(yīng)用所述第二涂層材料114。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的套件110，其中，所述第一涂層材料112包括基于鉻的材料且所述第二涂層材料114包括基于蒸汽的鋁化物材料。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案13所述的套件110，其中，基于鉻的粉末材料包括高鉻。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案12所述的套件110，其中，所述第一部分105包括所述渦輪葉片100的柄部105且所述第二部分108包括所述渦輪葉片100的翼型件108。

通過(guò)參照下列描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。并入本說(shuō)明書(shū)中并組成其一部分的附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施例，并與該描述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。

附圖說(shuō)明

被認(rèn)為是本發(fā)明的主題在說(shuō)明書(shū)的結(jié)尾部分中被特別地指出并且清楚地要求保護(hù)。然而，可通過(guò)參照結(jié)合附圖作出的下列描述而最好地理解本發(fā)明，在附圖中：

圖1例示出根據(jù)本公開(kāi)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意截面圖；

圖2例示出根據(jù)本公開(kāi)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片的一個(gè)實(shí)施例的立體圖；

圖3例示出根據(jù)本公開(kāi)的用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的套件的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；

圖4例示出根據(jù)本公開(kāi)的對(duì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件應(yīng)用高鉻涂層的過(guò)程步驟的一個(gè)實(shí)施例的示意流程圖；

圖5例示出根據(jù)本公開(kāi)的用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的過(guò)程步驟的一個(gè)實(shí)施例的示意流程圖；且

圖6例示出根據(jù)本公開(kāi)的用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。

部件列表

10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)

12中心線軸線

14核心發(fā)動(dòng)機(jī)

16風(fēng)扇區(qū)段

18外殼體

20環(huán)形入口

22增壓機(jī)

24壓縮機(jī)

26燃燒器

28第一渦輪

30第一驅(qū)動(dòng)軸

32第二渦輪

34第二驅(qū)動(dòng)軸

36排氣噴嘴

38風(fēng)扇轉(zhuǎn)子

40風(fēng)扇殼體

42引導(dǎo)靜葉

43第一渦輪葉片

44轉(zhuǎn)子葉片

45第二渦輪葉片

46下游區(qū)段

48空氣流導(dǎo)管

50箭頭

52入口

54箭頭

56箭頭

58箭頭

60燃燒產(chǎn)物

62燃燒室

64入口

65增壓機(jī)入口

66出口

68壓縮機(jī)入口

69排放出口

70傳感器系統(tǒng)

72第一級(jí)渦輪噴嘴

74噴嘴靜葉

100渦輪葉片

102燕尾件

104柄腳

105柄部/第一部分

106平臺(tái)

108翼型件/第二部分

110套件

112第一涂層材料

114第二涂層材料

116掩蔽體

117額外的掩蔽體/掩蔽膜

118掩蔽室

119掩蔽蓋

120涂布系統(tǒng)

122涂布爐

200過(guò)程

202過(guò)程步驟

204過(guò)程步驟

206過(guò)程步驟

208過(guò)程步驟

210過(guò)程步驟

212過(guò)程步驟

214過(guò)程步驟

216過(guò)程步驟

218過(guò)程步驟

300方法

302方法步驟

304方法步驟

350過(guò)程

352過(guò)程步驟

354過(guò)程步驟

356過(guò)程步驟

358過(guò)程步驟。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)地參照在附圖中例示出一個(gè)或多個(gè)實(shí)例的本發(fā)明的實(shí)施例。各實(shí)例是作為本發(fā)明的解釋而非本發(fā)明的限制來(lái)提供的。事實(shí)上，在本發(fā)明中可進(jìn)行各種更改和變化而不脫離本發(fā)明的精神或范疇這點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員將是顯而易見(jiàn)的。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分例示出或描述的特征可與另一實(shí)施例一起使用以產(chǎn)生又一實(shí)施例。因此，意圖本發(fā)明覆蓋在所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的這種更改和變形。

在本公開(kāi)中，使用化學(xué)元素的通用化學(xué)縮寫(xiě)(諸如通常在元素周期表上看到的)來(lái)論述它們。例如，鋁由其通用化學(xué)縮寫(xiě)al表示；鉻由其通用化學(xué)縮寫(xiě)cr表示；等等。

如在本文中所使用的，用語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”可以可互換地使用，以將一個(gè)構(gòu)件與另一個(gè)構(gòu)件區(qū)分，且不意圖表示單獨(dú)構(gòu)件的位置或重要性。

用語(yǔ)“上游”和“下游”指相對(duì)于流體路徑中流體流的相對(duì)方向。例如，“上游”指流體從其流動(dòng)的方向，且“下游”指流體流到其的方向。

大體上，本公開(kāi)涉及用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件上的不同部位處同時(shí)沉積多個(gè)涂層的改善的系統(tǒng)和方法。更具體而言，在某些實(shí)施例中，本公開(kāi)在涂布室中提供基于鉻的粉末的最佳合成物，以涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片的柄部，且在涂布爐中提供蒸汽相的基于鋁的材料以涂布渦輪葉片的翼型件。因此，本公開(kāi)提供了減少與涂布發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件相關(guān)的時(shí)間和成本的可靠過(guò)程。

現(xiàn)在參照附圖，圖1例示了根據(jù)本公開(kāi)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10(高旁通類(lèi)型)的一個(gè)實(shí)施例的示意截面圖。更具體而言，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括例如用于飛機(jī)、直升機(jī)等的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。如圖所示，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10具有穿過(guò)其以用于參照目的的軸向縱向中心線軸線12。而且，如圖所示，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10優(yōu)選地包括大體上由數(shù)字14標(biāo)識(shí)的核心燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和位于其上游的風(fēng)扇區(qū)段16。核心發(fā)動(dòng)機(jī)14通常包括基本上管狀的外殼體18，該外殼體18限定環(huán)形入口20。外殼體18還包圍且支撐增壓機(jī)22，增壓機(jī)22用于將進(jìn)入核心發(fā)動(dòng)機(jī)14的空氣的壓力增大至第一壓力水平。高壓、多級(jí)、軸流式壓縮機(jī)24接收來(lái)自增壓機(jī)22的加壓空氣且進(jìn)一步增大空氣的壓力。壓縮機(jī)24包括具有在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)引導(dǎo)和壓縮空氣的功能的旋轉(zhuǎn)葉片和靜止靜葉。加壓空氣流至燃燒器26，在此，燃料噴射到加壓空氣射流中且被點(diǎn)燃，以升高加壓空氣的溫度和能量水平。高能燃燒產(chǎn)物從燃燒器26流至第一(高壓)渦輪28，以用于通過(guò)第一(高壓)驅(qū)動(dòng)軸30驅(qū)動(dòng)高壓壓縮機(jī)24，且然后流至第二(低壓)渦輪32，以用于通過(guò)與第一驅(qū)動(dòng)軸30同軸的第二(低壓)驅(qū)動(dòng)軸34驅(qū)動(dòng)增壓機(jī)22和風(fēng)扇區(qū)段16。在驅(qū)動(dòng)渦輪28和32中的各個(gè)之后，燃燒產(chǎn)物通過(guò)排氣噴嘴36離開(kāi)核心發(fā)動(dòng)機(jī)14，以提供發(fā)動(dòng)機(jī)10的噴氣推進(jìn)推力的至少一部分。

風(fēng)扇區(qū)段16包括由環(huán)形風(fēng)扇殼體40包圍的可旋轉(zhuǎn)的軸流式風(fēng)扇轉(zhuǎn)子38。將明白的是，風(fēng)扇殼體40由多個(gè)基本上徑向地延伸、周向地間隔的出口引導(dǎo)靜葉42從核心發(fā)動(dòng)機(jī)14支撐。以此方式，風(fēng)扇殼體40包圍風(fēng)扇轉(zhuǎn)子38和風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片44。風(fēng)扇殼體40的下游區(qū)段46在核心發(fā)動(dòng)機(jī)14的外部分上方延伸，以限定副或旁通空氣流導(dǎo)管48，該空氣流導(dǎo)管48提供額外的噴氣推進(jìn)推力。

從流的觀點(diǎn)看來(lái)，應(yīng)理解的是，由箭頭50表示的初始空氣流通過(guò)風(fēng)扇殼體40的入口52進(jìn)入燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10?？諝饬餍羞M(jìn)通過(guò)風(fēng)扇葉片44且分裂成移動(dòng)通過(guò)導(dǎo)管48的第一空氣流(由箭頭54表示)和進(jìn)入增壓機(jī)22的第二空氣流(由箭頭56表示)。

第二壓縮空氣流56的壓力增大且進(jìn)入高壓壓縮機(jī)24，如由箭頭58表示的。在燃燒器26中與燃料混合且燃燒之后，燃燒產(chǎn)物60離開(kāi)燃燒器26且流過(guò)第一渦輪28。燃燒產(chǎn)物60然后流過(guò)第二渦輪32且離開(kāi)排氣噴嘴36，以提供用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的推力的至少一部分。

仍參照?qǐng)D1，燃燒器26包括與縱向中心線軸線12同軸的環(huán)形燃燒室62，以及入口64和出口66。如之前提到的，燃燒器26從高壓壓縮機(jī)排放出口69接收加壓空氣的環(huán)形射流。燃料從燃料噴嘴噴射，以與空氣混合且形成燃料-空氣混合物，該燃料-空氣混合物被提供至燃燒室62以用于燃燒。燃料-空氣混合物的點(diǎn)燃是通過(guò)適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，且所得的燃燒氣體60沿軸向方向朝環(huán)形第一級(jí)渦輪噴嘴72流動(dòng)且流到其中。噴嘴72由環(huán)形流動(dòng)通道限定，該環(huán)形流動(dòng)通道包括多個(gè)徑向地延伸、周向地間隔的噴嘴靜葉74，噴嘴靜葉74使氣體轉(zhuǎn)向，以便它們成角度地流動(dòng)且沖擊在第一渦輪28的第一級(jí)渦輪葉片43上。類(lèi)似地，第二級(jí)渦輪32可包括多個(gè)第二級(jí)渦輪葉片45。如圖1所示，第一渦輪28優(yōu)選地通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)軸30使高壓壓縮機(jī)24旋轉(zhuǎn)，而低壓渦輪32優(yōu)選地通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)軸34來(lái)驅(qū)動(dòng)增壓機(jī)22和風(fēng)扇轉(zhuǎn)子38。

現(xiàn)在參照?qǐng)D2，例示了圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示范渦輪葉片100。如圖所示，葉片100大體上表示為適用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的渦輪區(qū)段內(nèi)安裝于盤(pán)或轉(zhuǎn)子(未示出)。為此，渦輪葉片100表示為包括燕尾件102，燕尾件102用于通過(guò)與在盤(pán)的周?chē)行纬傻幕パa(bǔ)的燕尾槽互鎖來(lái)將葉片100錨固于渦輪盤(pán)。如圖2中所示，互鎖特征可包括稱(chēng)為柄腳104的伸出部，該伸出部接合由燕尾槽限定的凹部。葉片100還示為具有平臺(tái)106，該平臺(tái)106將翼型件108與柄部105(燕尾件102限定在該柄部105上)分開(kāi)。渦輪葉片100還包括與平臺(tái)106相反地配置的葉片末梢109。因此，葉片末梢109大體上限定葉片100的徑向最外部分，且因此可構(gòu)造成定位在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的靜止護(hù)罩(未示出)附近。

因?yàn)樗鼈冊(cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間直接經(jīng)歷熱燃燒氣體，所以翼型件108、平臺(tái)106、和/或葉片末梢109通常具有非?？量痰牟牧弦?。平臺(tái)106和葉片末梢109還是渦輪葉片100的關(guān)鍵區(qū)域，因?yàn)樗鼈冊(cè)跍u輪區(qū)段內(nèi)形成用于熱氣體路徑的內(nèi)和外流動(dòng)路徑表面。此外，平臺(tái)106形成密封，以防止熱燃燒氣體與柄部105、其燕尾件102、和渦輪盤(pán)所暴露于的較低溫度氣體混合。而且，葉片末梢109可因高應(yīng)變負(fù)載和在其與圍繞葉片末梢109的護(hù)罩之間的磨損相互作用而經(jīng)歷蠕變。燕尾件102也是關(guān)鍵區(qū)域，因?yàn)槠浣?jīng)歷因其與燕尾槽的接合和由葉片100生成的高離心負(fù)載導(dǎo)致的磨損和高負(fù)載。

因此，渦輪葉片100通常取決于渦輪操作和相關(guān)的溫度而涂布有各種涂層。雖然參照渦輪葉片描述了本公開(kāi)，但應(yīng)理解的是，本文中描述的涂布系統(tǒng)和方法可適用于任何燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件。例如，在某些實(shí)施例中，除了渦輪葉片之外，可根據(jù)本公開(kāi)來(lái)涂布的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件可包括但不限于風(fēng)扇葉片、壓縮機(jī)葉片、噴嘴、護(hù)罩、護(hù)罩支撐件、框架、渦輪靜葉、引導(dǎo)靜葉、壓縮機(jī)靜葉等。

現(xiàn)在參照?qǐng)D3，例示了用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的此種構(gòu)件(例如渦輪葉片100)的套件110的示意圖。如圖所示，套件110包括第一涂層材料112和第二不同的涂層材料114。盡管套件110例示為具有兩種涂層材料，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，可根據(jù)本公開(kāi)使用任何數(shù)量的涂層材料。

此外，第一和第二涂層材料112、114可包括任何適當(dāng)?shù)耐繉硬牧希ǖ幌抻诨阢t的涂層、基于鋁的涂層、基于硅的涂層、鉑涂層、鈀涂層、或任何其他適當(dāng)?shù)耐繉硬牧?。例如，在本文中描述的基于鉻的涂層可包括在2007年8月3日提交的題為“slurrychromizingprocess”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)no.:2010/0151124中描述的鉻涂層和相關(guān)的鉻化過(guò)程，其通過(guò)引用而整體并入本文中。更具體而言，在本文中描述的基于鉻的涂層可包括高鉻(highchromium)。如在本文中使用的，高鉻通常指通過(guò)特定過(guò)程應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的鉻。例如，如圖4所示，用于如本文中描述地應(yīng)用高鉻的過(guò)程350包括對(duì)構(gòu)件進(jìn)行噴砂352，使得涂層將均勻地且有效地應(yīng)用于構(gòu)件。構(gòu)件(或其一部分)然后被放置在掩蔽室118中，這將在下面更詳細(xì)地描述。過(guò)程350還包括將構(gòu)件預(yù)熱354至預(yù)定溫度和對(duì)構(gòu)件應(yīng)用356鉻漿料。例如，在某些實(shí)施例中，鉻漿料可通過(guò)利用鉻漿料填充掩蔽室118來(lái)應(yīng)用于構(gòu)件。過(guò)程350還包括空氣干燥和固化358鉻，以便涂布構(gòu)件，更具體而言，固化鉻的步驟可包括在一定溫度(例如，從大約1500℉到大約2000℉)下加熱鉻漿料預(yù)定時(shí)間段(例如，從大約一個(gè)(1)小時(shí)到大約十個(gè)(10)小時(shí))。

此外，在特定的實(shí)施例中，涂層材料112、114可包括鋁化物(即，在ni、co或fe基底合金上方的al涂層)、鉻化物(即，在ni、co、或fe基底合金上方的cr涂層)、硅化物(即，在ni、co、fe基底金屬上方的硅涂層)、pt-al(即，鍍鉑然后鋁化物涂層)、pd-al(即，鍍鈀然后鋁化物涂層)、hf-al(即，鉿化和鋁化)、在一個(gè)表面上cr-al且在另一表面上純鉻化物或鋁化物、在一個(gè)表面上al-si且在另一表面上純cr或al、al和5%si/cr涂層、或任何其他適當(dāng)?shù)耐繉?、或它們的組合。

套件110還包括掩蔽體116，以用于將構(gòu)件的第一部分與構(gòu)件的第二部分隔離。更具體而言，如在所例示的實(shí)施例中示出的，掩蔽體116可包括掩蔽室118。在此種實(shí)施例中，掩蔽室118構(gòu)造成接收構(gòu)件的第一部分，即渦輪葉片100的柄部105，以便將第一部分與第二部分隔離，第二部分即渦輪葉片100的翼型件108，在下面關(guān)于圖5更詳細(xì)地描述其。

而且，如圖所示，套件110包括涂布系統(tǒng)120，涂布系統(tǒng)120構(gòu)造成分別在構(gòu)件的第一和第二部分105、108上同時(shí)沉積第一和第二涂層材料112、114。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，掩蔽室118可填充有第一涂層材料112，例如，基于鉻的粉末。此外，如圖所示，涂布系統(tǒng)120可包括涂布爐或室122，涂布爐或室122構(gòu)造成在第一涂層材料涂布構(gòu)件的第一部分時(shí)，在構(gòu)件的第二部分108(即，渦輪葉片100的翼型件108)上應(yīng)用第二涂層材料114。因此，在此種實(shí)施例中，第二涂層材料114可包括基于蒸汽的鋁化物材料。

現(xiàn)在參照?qǐng)D4，例示了用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的渦輪葉片10的過(guò)程200的一個(gè)實(shí)施例的示意流程圖。如202處所示，過(guò)程200包括提供具有可選的定位柄腳的空的掩蔽室118，定位柄腳構(gòu)造成接合渦輪葉片100的柄部105的柄腳104，以便將渦輪葉片100固持在其中。因此，如204處所示，過(guò)程200包括將渦輪葉片100放置在掩蔽室118內(nèi)。如206處所示，過(guò)程200包括利用第一涂層材料112填充掩蔽室118直到平臺(tái)邊緣，第一涂層材料112如提到的那樣，可為基于鉻的粉末。如208處所示，過(guò)程200包括在掩蔽室118上放置掩蔽蓋119，以便將渦輪葉片100的翼型件108與渦輪葉片100的柄部105隔離。如210處所示，過(guò)程200可以還可選地包括在掩蔽蓋119和掩蔽室118的頂部周?chē)胖妙~外的掩蔽體117(例如，掩蔽體膜等)，以便將渦輪葉片100的翼型件108與渦輪葉片100的柄部105進(jìn)一步隔離。此種隔離防止第一涂層材料112損傷渦輪葉片100的翼型件108。如212處所示，過(guò)程200包括將渦輪葉片100(或多個(gè)渦輪葉片100)放置在涂布爐122中。因此，方法200包括同時(shí)在渦輪葉片100的柄部105上沉積第一涂層材料112和在渦輪葉片100的翼型件108上沉積第二涂層材料114，即，通過(guò)涂布爐122。

更具體而言，在某些實(shí)施例中，涂布爐122構(gòu)造成通過(guò)擴(kuò)散涂布來(lái)應(yīng)用第二涂層材料114。對(duì)于典型的擴(kuò)散涂布過(guò)程，基于鋁的材料(例如，鋁化物)、基于鉻的材料、和/或基于硅的材料可與活化劑(例如，鹵化物活化劑)混合，且通過(guò)涂布爐122或室而被加熱，以形成氣態(tài)金屬化合物，這導(dǎo)致金屬沉積在待涂布的部分(即，渦輪葉片100的翼型件108)的表面上。用于擴(kuò)散涂布過(guò)程的適合的溫度可從大約1500℉(大約815℃)到大約2200℉(大約1205℃)，更優(yōu)選地從大約1900℉(大約1040℃)到大約2100℉(大約1150℃)。而且，取決于涂層的期望厚度，渦輪葉片100在擴(kuò)散涂布過(guò)程期間可在涂布爐122中保持任何適當(dāng)?shù)牧康臅r(shí)間。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪葉片100可在涂布爐中保持從大約四個(gè)(4)小時(shí)到大約六個(gè)(6)小時(shí)。在額外的實(shí)施例中，渦輪葉片100可在涂布爐122或室中保持小于四個(gè)小時(shí)或大于六個(gè)小時(shí)。因此，氣態(tài)金屬化合物在與部分的表面接觸之后分解，從而在其表面上沉積擴(kuò)散涂層。在額外的實(shí)施例中，除了擴(kuò)散涂布之外，可利用任何其他適合的技術(shù)來(lái)涂布翼型件108(或構(gòu)件的第二部分)，包括但不限于漿料涂布、鍍敷、和/或包埋或粉末涂布。

如214處所示，過(guò)程200還包括從涂布爐122移除渦輪葉片100且允許葉片100冷卻。如216處所示，然后可從掩蔽室118的頂部移除掩蔽蓋119。如218處所示，從掩蔽室118移除有涂層渦輪葉片100。因此，利用單步驟過(guò)程涂布本公開(kāi)的渦輪葉片100(即，兩個(gè)涂層在同一時(shí)間在不同部位中沉積到葉片100上)。

現(xiàn)在參照?qǐng)D6，例示了用于涂布燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的構(gòu)件的方法300的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。如302處所示，方法300包括將燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件的第一部分與構(gòu)件的第二部分隔離。如304處所示，方法300包括同時(shí)在構(gòu)件的第一部分上沉積第一涂層材料和在構(gòu)件的第二部分上沉積第二涂層材料，其中，第一和第二涂層材料不同。

如提到的那樣，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的構(gòu)件可包括任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)件，諸如渦輪葉片、風(fēng)扇葉片、壓縮機(jī)葉片、噴嘴、護(hù)罩、護(hù)罩支撐件、框架、渦輪靜葉、引導(dǎo)靜葉、或壓縮機(jī)靜葉。因此，當(dāng)涂布渦輪葉片時(shí)，將燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的葉片的第一部分與葉片的第二部分隔離的步驟可包括將葉片的柄部放置在掩蔽室中且在掩蔽室上靠著葉片翼型件的平臺(tái)放置掩蔽蓋，以便將柄部與翼型件隔離。

在其他實(shí)施例中，第一和第二涂層材料可包括基于鉻的涂層、基于鋁的涂層、基于硅的涂層、鉑涂層、鈀涂層、或任何其他適當(dāng)?shù)耐繉硬牧?，諸如在本文中描述的那些。更具體而言，第一涂層材料可包括基于鉻的材料，而第二涂層材料可包括基于鋁的材料。在此種實(shí)施例中，同時(shí)在構(gòu)件的第一部分上沉積第一涂層材料和在構(gòu)件的第二部分上沉積第二涂層材料的步驟可包括在將掩蔽蓋放置在掩蔽室上之前利用基于鉻的材料填充掩蔽室以便涂布柄部和利用基于鋁的材料沉積翼型件。在特定的實(shí)施例中，基于鉻的材料可包括粉末。

在額外的實(shí)施例中，利用基于鋁的材料沉積翼型件的步驟可包括將渦輪葉片放置在涂布爐中且將翼型件暴露于蒸汽相的基于鋁的材料，以便涂布翼型件，如之前描述的。

在又一實(shí)施例中，方法300還可包括從涂布爐移除渦輪葉片，當(dāng)柄部保持在掩蔽室中時(shí)冷卻渦輪葉片，從掩蔽室移除掩蔽蓋，和從掩蔽室移除柄部。

本書(shū)面說(shuō)明使用示例以公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并且使用任何設(shè)備或系統(tǒng)并且實(shí)行任何合并的方法。本發(fā)明的可申請(qǐng)專(zhuān)利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這些其他示例包括不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其他示例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。