本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片及具有其的發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大部件。在海洋環(huán)境下使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件，特別是渦輪轉(zhuǎn)子葉片，工作條件非常惡劣。首先，為了追求性能，渦輪進(jìn)口溫度不斷提升，渦輪轉(zhuǎn)子葉片在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速下工作，可能發(fā)生疲勞和燒蝕等損傷。更重要的是，在海洋環(huán)境下，濕度大、鹽霧含量高、燃油含有較多雜質(zhì)，使得葉片表面在低溫條件下由于潮濕發(fā)生電化學(xué)腐蝕，在葉片表面形成腐蝕凹坑；在高溫下由于鹽霧和燃燒產(chǎn)物中的雜質(zhì)在葉片表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱腐蝕，降低了葉片基體合金的耐蝕性。腐蝕對(duì)葉片的安全使用危害極大，嚴(yán)重加劇了葉片的損傷程度，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和使用壽命。

針對(duì)海洋環(huán)境下使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子葉片，目前主要有3種措施：發(fā)動(dòng)機(jī)定期清洗、葉片采用抗腐蝕材料、葉片表面涂層處理。渦輪部件清洗時(shí)主要采用液體清洗劑，在慢車狀態(tài)下，從燃油噴嘴處噴入清洗劑，對(duì)渦輪葉片等高溫流道件進(jìn)行清洗。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)定期清洗雖然對(duì)除鹽比較有效，但只是定期性的輔助措施，并且不能徹底除鹽，隨著工作時(shí)間的增長(zhǎng)還是會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。由于合金成分的不同，各種高溫合金的熱腐蝕峰值熱點(diǎn)溫度不同；由于材料和制造工藝的差異，葉片的力學(xué)性能也有較大差異，因此選擇材料時(shí)要綜合考慮材料特性、工作溫度、制造工藝和成本。目前渦輪轉(zhuǎn)子葉片一般為鎳基高溫合金等軸晶鑄造，具有一定的抗氧化、耐腐蝕能力，但是不能完全滿足海洋環(huán)境下長(zhǎng)期使用需要。在葉片表面采用滲鋁涂層、MCrAlY多元涂層，可以有效提高葉片的抗氧化、耐腐蝕能力，但是壽命較短。隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，涂層直接暴露在高溫燃?xì)庵?，Al元素逐漸耗盡導(dǎo)致涂層失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片及具有其的發(fā)動(dòng)機(jī)，以解決或至少減輕背景技術(shù)中所存在的至少一處的問(wèn)題。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：提供一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片，葉片采用鎳基定向凝固高溫合金鑄造，所述葉片為空腔結(jié)構(gòu)，在空腔的內(nèi)表面設(shè)置有第一防腐層，所述葉片的外表面設(shè)置有第二防腐層。

優(yōu)選地，所述第一防腐層為包含鋁硅元素的滲層，滲層的厚度為0.02～0.1mm。

優(yōu)選地，所述第二防腐層通過(guò)熱噴涂的方式噴涂雙層結(jié)構(gòu)的熱障涂層，包括一個(gè)金屬粘接層和一個(gè)陶瓷層，所述金屬粘接層與所述葉片的外表面接觸，所述陶瓷層噴涂在所述金屬粘接層的外側(cè)。

優(yōu)選地，所述陶瓷層的材料為ZrO₂陶瓷，采用電子束物理氣象沉積的方式噴涂。

優(yōu)選地，所述陶瓷層的厚度為0.05～0.25mm。

優(yōu)選地，所述金屬粘接層的材料為CoCrAlY，所述金屬粘接層的厚度為0.03～0.2mm。

優(yōu)選地，所述空腔通過(guò)隔肋分隔為多個(gè)單元空腔，榫頭上設(shè)置有多個(gè)冷氣通道，所述冷氣通道與所述單元空腔連通。

優(yōu)選地，所述葉片的前緣設(shè)置有多個(gè)氣膜孔，所述氣膜孔連通所述葉片的外表面及單元空腔；所述葉片的尾緣設(shè)置有多個(gè)冷卻劈縫，所述冷卻劈縫用于將所述單元空腔內(nèi)的冷氣引流至所述尾緣表面。

本實(shí)用新型還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包含如上所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型的渦輪轉(zhuǎn)子葉片采用鎳基定向凝固高溫合金鑄造，鎳基高溫合金本身具有較好的抗熱腐蝕能力，采用定向凝固鑄造，相對(duì)于常規(guī)鑄造方式，不僅僅大幅提高了葉片的耐熱腐蝕能力，并且熱疲勞壽命、持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度都有顯著的提高。

葉片的空腔內(nèi)表面通過(guò)鋁硅共滲的方式，在葉片內(nèi)腔形成一個(gè)很薄的含鋁硅元素的滲層，滲層的形成方向是自內(nèi)壁面向葉身內(nèi)部，其存在可以改善定向合金葉片的抗高溫氧化和抗熱腐蝕能性能，并且滲層的厚度很薄，對(duì)葉片的力學(xué)性能影響很小。

陶瓷層不僅僅可以提高葉片的耐腐蝕能力，還可以利用陶瓷的絕熱性能對(duì)葉片提供有效的熱防護(hù)；金屬粘接層中Co，Cr，Al元素的存在可以大幅提高葉片的抗熱腐蝕和抗氧化能力，金屬粘接層的存在可以增強(qiáng)陶瓷層和葉身基體在受熱時(shí)熱膨脹系數(shù)的匹配性，提高涂層的壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的截面示意圖。

圖2是圖1所示A-A的截面示意圖。

圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的示意圖。

其中，1-葉片，11-第一防腐層，12-第二防腐層，13-金屬粘接層，14-陶瓷層，2-隔肋，3-單元空腔，4-榫頭，5-冷氣通道，6-氣膜孔，7-冷卻劈縫。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。

如圖1、圖2、圖3所示，一種渦輪轉(zhuǎn)子葉片，葉片1采用鎳基定向凝固高溫合金鑄造，葉片1為空腔結(jié)構(gòu)，在空腔的內(nèi)表面設(shè)置有第一防腐層11，葉片1的外表面設(shè)置有第二防腐層12。鎳基高溫合金本身具有較好的抗熱腐蝕能力，采用定向凝固鑄造，相對(duì)于常規(guī)鑄造方式，不僅僅大幅提高了葉片的耐熱腐蝕能力，并且熱疲勞壽命、持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度都有顯著的提高。

在本實(shí)施例中，第一防腐層11為包含鋁硅元素的滲層，滲層的厚度為0.05mm。葉片1的空腔內(nèi)表面通過(guò)鋁硅共滲的方式，在葉片內(nèi)腔形成一個(gè)很薄的含鋁硅元素的滲層，滲層的形成方向是自內(nèi)壁面向葉身內(nèi)部，其存在可以改善定向合金葉片的抗高溫氧化和抗熱腐蝕能性能，并且滲層的厚度很薄，對(duì)葉片的力學(xué)性能影響很小?？梢岳斫獾氖?，滲層的厚度可以根據(jù)實(shí)際使用工況設(shè)定，例如，在一個(gè)備選實(shí)施例中，滲層的厚度設(shè)置為0.04mm，在另一備選實(shí)施例中，滲層的厚度為0.06mm；滲層的厚度可以在0.02～0.1mm之間根據(jù)需要任意選擇。

在本實(shí)施例中，第二防腐層12通過(guò)熱噴涂的方式噴涂雙層結(jié)構(gòu)的熱障涂層，包括一個(gè)金屬粘接層13和一個(gè)陶瓷層14，金屬粘接層13與葉片1的外表面接觸，從葉片1的外表面向遠(yuǎn)離外表面的方向噴涂；陶瓷層14噴涂在金屬粘接層13的外側(cè)。

在本實(shí)施例中，陶瓷層14的材料為ZrO₂陶瓷，采用電子束物理氣象沉積(EB-PVD)的方式噴涂，陶瓷層14的厚度為0.15mm?？梢岳斫獾氖?，陶瓷層14的厚度可以根據(jù)實(shí)際使用工況設(shè)定，例如，在一個(gè)備選實(shí)施例中，陶瓷層14的厚度為0.1m，在另一備選實(shí)施例中，陶瓷層14的厚度為0.18mm；陶瓷層14的厚度可以根據(jù)需要在0.05～0.25mm之間任意設(shè)定。

在本實(shí)施例中，金屬粘接層13的材料為CoCrAlY，金屬粘接層13的厚度為0.1mm。可以理解的是，金屬粘接層13的厚度可以根據(jù)實(shí)際使用工況設(shè)定，例如，在一個(gè)備選實(shí)施例中，金屬粘接層13的厚度為0.08mm，在另一備選實(shí)施例中，金屬粘接層13的厚度為0.15mm；金屬粘接層13的厚度可以根據(jù)實(shí)際使用在0.03～0.2mm之間任意設(shè)定。

陶瓷層14不僅僅可以提高葉片的耐腐蝕能力，還可以利用陶瓷的絕熱性能對(duì)葉片提供有效的熱防護(hù)；金屬粘接層13中Co，Cr，Al元素的存在可以大幅提高葉片的抗熱腐蝕和抗氧化能力，金屬粘接層13的存在可以增強(qiáng)陶瓷層14和葉身基體在受熱時(shí)熱膨脹系數(shù)的匹配性，提高涂層的壽命。

在本實(shí)施例中，所述空腔通過(guò)隔肋2分隔為多個(gè)單元空腔3，榫頭4上設(shè)置有多個(gè)冷氣通道5，冷氣通道5與單元空腔3連通，用于向單元空腔3內(nèi)輸入冷氣。葉片1的前緣設(shè)置有多個(gè)氣膜孔6，氣膜孔6連通葉片1的外表面及單元空腔3，將單元空腔3內(nèi)的冷氣引流至前緣表面，形成冷氣膜；葉片1的尾緣設(shè)置有多個(gè)冷卻劈縫7，冷卻劈縫7用于將單元空腔3內(nèi)的冷氣引流至所述尾緣表面。

本實(shí)用新型還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包含如上所述的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。葉片采用鎳基定向凝固高溫合金鑄造，鎳基高溫合金本身具有較好的抗熱腐蝕能力，采用定向凝固鑄造，相對(duì)于常規(guī)鑄造方式，不僅僅大幅提高了葉片的耐熱腐蝕能力，并且熱疲勞壽命、持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度都有顯著的提高。葉片的外表面及內(nèi)腔表面均設(shè)置有防腐蝕涂層，提高了葉片的性能及使用壽命，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。