航空发动机涡轮叶片修理技术

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叶片修理技术

叶片修理技术
电感测量
光学投影检测
三坐标和四坐标测量机
激光测量
叶片型面
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专用测具检测
常用方法为样板测具和摇摆测具 样板检测是指用叶片固定座即型面测具固定后,用
叶盆型面样板和叶背型面样板分别检测叶盆和叶背的 型面。 摇摆测具用于检测叶身型面截面形状接近圆弧的叶 片,而且圆弧的半径在适当尺寸范围以内。 这类检测方法效率低,精确度较差,人为因素和其他 因素所产生的误差较大,不适应大规模生产,不适合 叶片设计、制造、检测一体化的发展趋势,且手工靠 模制造周期长,成本高。
Repair Technologies for Blades of Aero-engine Turbine
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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。
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无损检测
在修理前,使用先进的检测仪器对叶片的叶型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。
对于涡轮叶片的不同部位,无损检测的侧重点也不相同。如导向叶片,主 要检查叶根焊接部位是否有裂纹以及叶身的烧蚀情况。而对于工作叶片,叶 顶部位,主要检查硫化程度和磨损状况;叶身部位,检查热障涂层的退化情 况和基本的烧蚀、腐蚀情况;叶根部位,承受着相当大的离心力和高频振动, 会因热蠕变、疲劳和材料工艺缺陷产生裂纹,因此要重点检查。
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光学投影检测
常用于叶片检测的光学投影仪有断面投影仪和光学 跟踪投影仪。

航空发动机涡轮叶片损伤分析与优化

航空发动机涡轮叶片损伤分析与优化

航空发动机涡轮叶片损伤分析与优化航空发动机是飞机最基本的动力设备,而涡轮叶片则是发动机的关键部件之一。

它们负责将高温高压的气体转化为动力,为飞机提供推力。

但由于受到高温高压的磨损、疲劳等因素的影响,涡轮叶片容易出现损伤和磨损,降低了发动机的性能和寿命,甚至可能导致事故的发生。

因此,航空发动机涡轮叶片的损伤分析与优化是极为重要的。

一、涡轮叶片损伤形式涡轮叶片主要有以下几种损伤形式:1. 疲劳裂纹:叶片由于在高温高压环境中不断的膨胀和收缩,会导致疲劳裂纹的产生,长时间的使用容易形成大面积的疲劳损伤,严重影响发动机的性能和安全。

2. 磨损:叶轮进行高速旋转时,空气颗粒与叶片的碰撞和磨擦会导致叶片表面的磨损,造成叶片表面清平不良,影响涡轮叶片的气动性能。

磨损导致的叶片几何变形还会影响整个涡轮机的性能。

3. 烧蚀:热腐蚀主要是由于冷却不良引起的。

由于设计和加工因素影响,涡轮叶片冷却过程不良会导致结构内部高温区域产生严重的氧化和腐蚀现象,使叶片的热稳定性和寿命受到影响。

4. 叶片断裂:涡轮叶片由于在高速旋转过程中受到高温高压气流的冲击、振动和疲劳,易发生断裂,出现这种情况,需要及时更换叶片,否则可能导致严重的事故发生。

二、损伤分析针对涡轮叶片存在的各种损伤形式,需要对其进行详尽的分析和评估,以便找出问题的瓶颈并做出相应的建议,为涡轮叶片的使用和保养提供参考。

1. 损伤分析方法涡轮叶片的损伤分析方法主要有以下几种:①直接观察:利用肉眼和显微镜对涡轮叶片进行观察,得到表面和内部的损伤情况。

②无损检测:采用无损检测技术对涡轮叶片进行检测,如超声波、X射线、光学等方法,可检测出叶片内部的裂纹、缺陷等问题。

③仿真分析:利用计算机辅助工程软件对涡轮叶片进行流场仿真,可以模拟出各种工况下的应力分布和变形情况,得到叶片的结构强度和性能等参数。

2. 损伤评估标准对于涡轮叶片的损伤评估,一般需要参考以下标准:①疲劳裂纹的长度和分布情况。

航空发动机涡轮叶片失效分析与诊断技术研究

航空发动机涡轮叶片失效分析与诊断技术研究

航空发动机涡轮叶片失效分析与诊断技术研究航空发动机是飞行器的重要组成部分,其性能直接影响飞行器的安全和使用效益。

涡轮叶片作为航空发动机中重要的部分,能够转换燃气能为动能和推进能,起到关键的作用。

然而,由于受到不断变化的高温、高压、高速等多种环境因素的影响,航空发动机涡轮叶片失效率逐年增加,给飞行器的安全带来威胁。

对于航空发动机涡轮叶片失效的分析与诊断技术研究,既是保证飞行器安全的必然要求,也是提高发动机可靠性和使用寿命的重要手段。

一、航空发动机涡轮叶片失效类型航空发动机涡轮叶片失效主要分为疲劳失效、腐蚀、磨损、脆性破裂和热疲劳等几种类型。

疲劳失效是航空发动机涡轮叶片最常见的失效类型,主要是因为叶片经过长时间的高速低周循环载荷作用后会出现很小的裂纹,随着时间的推移,裂纹逐渐扩大,最终导致断裂。

腐蚀和磨损是航空发动机涡轮叶片容易出现的化学腐蚀和机械磨损现象,对叶片材料的腐蚀和磨损也会导致其性能与寿命下降。

脆性破裂是指叶片在高温环境下易出现应力集中和高温膨胀变形,导致叶片断裂。

热疲劳则是叶片在高温下经历多次工作循环后出现变形和材料的微结构变化,最终导致其失效。

二、航空发动机涡轮叶片失效分析与诊断技术航空发动机涡轮叶片失效分析与诊断技术是保证飞行器安全和提高发动机可靠性的重要手段,一般可分为两个步骤:失效分析和诊断技术。

失效分析是为了了解叶片失效原因和机制,可通过材料学分析、应力学分析和力学验证等方法进行。

对失效样本的微观及宏观结构特征的分析与表征是支撑失效分析的重要方法。

诊断技术是为了对航空发动机涡轮叶片的状态进行实时监测和无损检测,识别叶片的微裂纹、疲劳损伤、变形等异常状态,及时预警和预防叶片失效。

1、失效分析(1)材料学分析。

材料学分析是指对叶片材料及其热处理工艺进行分析,对样本进行化学成分分析、金相组织分析、晶体学分析等,主要是为了了解叶片材料的基本性能和材料处理过程中是否存在缺陷或过热过程等。

毕业论文:涡轮叶片常见故障分析与修理技术

毕业论文:涡轮叶片常见故障分析与修理技术

毕业论文:涡轮叶片常见故障分析与修理技术
毕业论文题目:涡轮叶片常见故障分析与修理技术
摘要:涡轮叶片作为涡轮机械的关键组成部分,其运行状态直接影响着整个机械系统的效率和稳定性。

然而,由于涡轮叶片长期处于高温、高速和高压的工作环境下,常常会出现各种故障。

本论文针对涡轮叶片常见的故障现象进行了分析,并提出了相应的修理技术,以提高叶片的寿命和性能。

首先,本文介绍了涡轮叶片的基本结构和工作原理,以及涡轮机械的应用领域。

然后,分析了涡轮叶片常见的故障现象,包括磨损、腐蚀、疲劳和裂纹等。

针对这些故障,本文提出了相应的修理技术,包括表面处理、热处理、焊接修复和更换等方法。

接着,本文详细介绍了每种修理技术的操作步骤和注意事项,并对修理后的叶片进行了性能测试和评估。

通过对多种不同故障的叶片进行修理,本文验证了修理技术的有效性和可行性。

此外,还分析了不同修理技术的优缺点,并提出了改进和发展的建议。

最后,本文总结了涡轮叶片常见故障分析与修理技术的研究成果,并展望了未来的研究方向。

希望本文的研究成果能够为涡轮叶片的维修和维护提供参考和借鉴,提高涡轮机械的性能和可靠性。

关键词:涡轮叶片;常见故障;修理技术;表面处理;热处理;焊接修复;更换技术;性能评估。

涡轮叶片常见故障分析与修理技术

涡轮叶片常见故障分析与修理技术

涡轮叶片常见故障分析与修理技术【摘要】本论文主要阐述了WP-5发动机涡轮叶片的常见故障及其修理技术,并适当介绍其它发动机修理技术。

涡轮叶片是航空发动机的主要部件,它的使用环境苛刻,数量多,几何形状复杂,材料化学成分和组织状态要求严格。

因此,制造工序多,工艺复杂;在使用过程中出现的故障直接影响到发动机的使用寿命和飞行安全。

是航空发动机检查和维修的工作重点。

关键词:涡轮叶片,常见故障,修理技术,使用寿命,飞行安全Abstract: This paper mainly expounds the common fault of WP-5 turbine blades and repair technology, and appropriate to introduce other engine repair technology. Turbine blades are the main component of aviation engine, its use in harsh environment, quantity, complex geometry, material chemical composition and microstructure of strict. Therefore, manufacturing process, complex process; fault appearing in the use process directly affect the service life of the engine and flight safety. The aircraft engine is the focus of the work of inspection and repair. Key words:Turbine blade, common failure, repair technology, the service life, flight safet y目录1 XXXX.................................................................................................................... 错误!未定义书签。

航空发动机涡轮叶片失效分析与评估

航空发动机涡轮叶片失效分析与评估

航空发动机涡轮叶片失效分析与评估航空发动机的涡轮叶片是关键的组成部分,其质量和可靠性直接影响飞机的性能和安全。

因此,对涡轮叶片失效进行分析与评估至关重要。

本文将从失效原因、失效分析方法以及评估措施等方面进行探讨。

一、失效原因涡轮叶片失效可以由多种原因引起,下面列举了一些常见的失效原因:1. 疲劳断裂:由于长期受到循环载荷的作用,涡轮叶片会发生疲劳断裂,导致叶片失效。

2. 热腐蚀:高温环境下,涡轮叶片会受到氧化和腐蚀的影响,逐渐失去材料的强度和形状稳定性。

3. 过热变形:在高温运行条件下,涡轮叶片可能会由于过渡区域温度过高,导致叶片变形或扭曲失效。

4. 引气失效:由于引气部件的故障或设计不当,空气流动异常,造成叶片受到不正常的载荷,导致失效。

5. 疲劳腐蚀裂纹:在高温、高腐蚀环境下,涡轮叶片可能同时受到疲劳和腐蚀的作用,导致裂纹的生成和扩展。

二、失效分析方法为了准确分析涡轮叶片失效的原因,通常采用以下方法进行研究:1. 金相分析:通过金相分析,可以观察到叶片内部的组织结构、晶界和缺陷,判断是否存在材料缺陷或应力集中等问题。

2. 热分析:利用热分析技术,如差热分析(DSC)和热重分析(TGA),可以研究涡轮叶片在高温环境下的热稳定性和热腐蚀性能。

3. 腐蚀分析:通过化学腐蚀试验和电化学测试,可以评估涡轮叶片在腐蚀环境下的耐蚀性和腐蚀速率。

4. 超声波检测:利用超声波检测技术,可以对叶片内部存在的裂纹、夹杂物和松动部分进行无损检测,确定可能存在的缺陷。

5. 仿真模拟:采用有限元分析和流体动力学模拟等数值模拟方法,对涡轮叶片在实际工作条件下的应力、温度分布进行模拟分析,预测叶片的寿命和失效形式。

三、评估措施针对涡轮叶片失效的原因和分析结果,可以采取以下评估措施:1. 材料选择与优化:针对不同工作条件和失效类型,选择合适的高温合金材料,并通过优化材料结构和热处理工艺等方式,提高叶片的抗疲劳和抗腐蚀能力。

2. 检测与监测:建立完善的涡轮叶片检测和监测系统,及时发现叶片的缺陷和异常情况,进行预防性维修和更换。

基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺

基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺
基于激光熔覆技术的航 空发动机 涡轮叶 片裂纹修 复 工艺 新
汪 定 江 , 成 宝 , 东锋 , 夏 王 陈名 华
( 军 第 一 航 空 学 院 , 南 信 阳 44 0 ) 空 河 6 0 0
摘 要 : 空发 动机 涡轮 叶 片裂纹 的修 复是 飞机 修理 工作 中的难 题 , 航 目前 国 内对 涡轮 叶片 裂 纹 的修 复. 艺研 究甚 少。本文研 究 了基 于激光 熔覆技 术 的航 空发 动机 涡轮 叶片 裂纹修 复新 工 艺 , 计 出了涡轮 T - 设
s ar h i r c e i ur ne lm i s f w n o ou r .I he p pe , he n w e a rpr e s o e o ng n u b n e c n c a k r paroft bi a na wa e i ur c nt y n t a r t e r p i oc s f a r e i e t r i e lm ia c a k a n s ia e s d o a e ldd n e hn o a n r c w si ve tg t d ba e n ls rca i g t c olgy,hel s rr p rs s e w a sg d, n her parc r e t a e e ai y t m sde ine a d t e i ou s a a n t c ia r m e e e e f nd nd m i e hn c lpa a t rw r ou .The r s l h e u ts ow h t t e r p i ua iy c n m e h m a d w ih t e ne r p r t a h e a rq lt a ett e de n t h w e ai

航空发动机涡轮叶片修复中的裂纹控制

航空发动机涡轮叶片修复中的裂纹控制

航空发动机涡轮叶片修复中的裂纹控制航空发动机是飞机的动力核心,随着我国航空事业的发展,我国加快了对于航空发动机的研制步伐,通过引进、研发、生产的这一发展战略提高我国航空发动机的效率和使用寿命。

在航空发动机的各组成部件中,涡轮叶片是其中最为重要同时也是受负荷最大的部件,涡轮叶片在工作的过程中会承受着高温燃气的高速冲刷、撞击、黏着磨损等从而使得涡轮叶片的使用效率和使用寿命持续下降。

并导致涡轮叶片的叶冠间隙增大进而影响到涡轮叶片叶冠的阻尼效果,严重的会导致涡轮叶片在工作中断裂从而威胁到飞机的飞行安全。

在航空发动机使用一段时间进行检修时需要对涡轮叶片进行检查处理,通过采用焊接的方式消除涡轮叶片叶冠阻尼凸台缺陷,并注意做好堆焊处理后涡轮叶片焊接处的裂纹控制和处理。

提高涡轮叶片的使用效率和使用寿命。

标签:涡轮叶片;叶冠;裂纹;堆焊前言航空发动机涡轮叶片在长时间的使用后会导致涡轮叶片叶冠出现阻尼凸台,这一缺陷的存在会对航空发动机的正常使用造成较大的危害。

通过采用氩弧焊堆焊的方式来对涡轮叶片叶冠阻尼凸台进行处理的过程中发现在涡轮叶片叶冠焊接处存在焊接热裂纹,为确保涡轮叶片的使用寿命,在做好涡轮叶片叶冠阻尼凸台焊接裂缝分析的基础上通过对涡轮叶片叶冠阻尼凸台氩弧焊堆焊工艺进行改进用以消除热裂纹缺陷,保障航空发动机涡轮叶片的安全、高效的使用。

1 航空发动机涡轮叶片叶冠阻尼凸台焊接热裂纹产生的原因某航空发动机在长时间使用后进行检修的过程中发现涡轮叶片叶冠存在阻尼凸台从而使得航空发动机涡轮叶片的阻尼效果变差。

航空发动机涡轮叶片采用K403型号的材质,为做好航空发动机涡轮叶片的维修通过采用航空发动机涡轮叶片叶冠阻尼凸台氩弧焊堆焊的处理方法,在对航空发动机涡轮叶片叶冠阻尼凸台焊接处理后检查后发现航空发动机涡轮叶片焊接处存在焊缝热影响区裂缝,从而对航空发动机涡轮叶片的安全使用埋下了安全隐患。

为提高航空发动机使用的安全性需要做好航空发动机涡轮叶片焊接热影响区裂纹产生的原因分析并针对性的对航空发动机涡轮叶片的热焊接工艺进行改进优化,以确保航空发动机涡轮叶片的修复质量。

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1.表面损伤的修理 1.表面损伤的修理 表面损伤的 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。 1)活化扩散愈合法,这是美国GE公司开发的一种以钎焊为 基础的发动机热端部件延寿手段。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高温合金粉末和基体金属中扩散, 从而使裂纹得到愈合。 2)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。
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修理前的处理与检测 修理前的处理与检测 前的处理与
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。
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无损检测 修理前,使用先进的检测仪器对叶片的叶型完整性和 完整性和内部结构 在修理前,使用先进的检测仪器对叶片的叶型完整性和内部结构 进行检测,以评估磨损、烧熔、腐蚀、掉块、裂纹、 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。 堵塞等损伤缺陷情况,从而指导叶片的具体修理工艺。 对于涡轮叶片的不同部位 无损检测的侧重点也不相同。 涡轮叶片的不同部位, 对于涡轮叶片的不同部位,无损检测的侧重点也不相同。如导 向叶片,主要检查叶根焊接部位是否有裂纹以及叶身的烧蚀情况。 向叶片,主要检查叶根焊接部位是否有裂纹以及叶身的烧蚀情况。 而对于工作叶片,叶顶部位,主要检查硫化程度和磨损状况; 而对于工作叶片,叶顶部位,主要检查硫化程度和磨损状况;叶身 部位,检查热障涂层的退化情况和基本的烧蚀、腐蚀情况; 部位,检查热障涂层的退化情况和基本的烧蚀、腐蚀情况;叶根部 承受着相当大的离心力和高频振动,会因热蠕变、 位,承受着相当大的离心力和高频振动,会因热蠕变、疲劳和材料 工艺缺陷产生裂纹,因此要重点检查。 工艺缺陷产生裂纹,因此要重点检查。
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3.热静压 热静压是将叶片保持在1000~1200℃温度和 100~200MPa压力的热等压条件下,可用于以下 目的修复: ①消除焊后存在于金属中的内应力; ②冶金成分退化修复; ③低循环疲劳的修复; ④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logies for Blades of Aero-engine Turbine
制作:中国民航飞行学院 Civil Aviation Flight University Of China Air Haida MSN/QQ: airhaida@
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CT检测仪: CT检测仪:适用于测量涡轮叶片壁厚和内部裂纹 检测仪
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叶型的精确检测 叶型的精确检测 的精确 目前,在坐标测量机 (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。
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无损检测的方法 1.目视检查: 1.目视检查: 目视检查 优:最简单最常用,可发现叶片表面较明显和尺寸较大的 损伤; 缺:具有很大的人为不确定因素,检测误差较大; 2.光学显微检查 光学显微检查: 2.光学显微检查: 可发现表面较细微的裂纹; 3.磁粉 3.磁粉 4.涡流 4.涡流 5.超声波 5.超声波
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积炭质地坚硬,黏附力强,因此,清除积炭是一项 较困难的工作。长期以来,各国的航空发动机维修基地 都在致力研究高效和高可靠性的清洗液和清洗工艺,目 前已取得相当的成果。西安航空发动机公司在从英国引 进技术的基础上,研制出四种不同成分配方、不同清除 功用的清洗液和分步的清洗工艺,在某型发动机上使用 表明清洗效果良好。美国则推行无毒清洗技术,如用碱 性清洗液和塑料丸取代氯氟烃溶剂;而一些航空公司已 经采用在清理表面积附时间长、易于用水清洗不留残物 的凝胶工艺(SPOPL)。SNECMA公司在20世纪80年代开发了 氟化氢(HF)离子清理技术,后来被美国FAA及诸如GE公司 等发动机制造商广泛应用,这种方法特别适用于进行叶 片表面处理(如化学气相沉积)前的预先清理,而且不污 染环境。
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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)基体经过高温氧 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。
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4.喷丸强化 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 化可提高抗疲劳和抗应力腐 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 动变形。
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激光熔覆法 激光熔覆法
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2.叶顶的修复 叶顶的修复 对于叶片受损(主要是磨损、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。
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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。目前国内外在 涡轮叶片修理中所应用的工艺和技术有以下几种。
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5.涂层修复 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,重新涂覆新的涂层。 1)扩散渗金属法 2)热喷涂工艺 3)物理沉积工艺及化学相沉积工艺
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涂层修复
航空发动机涡轮叶片修理技术
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制作:中国民航飞行学院 Civil Aviation Flight University Of China Air Haida MSN/QQ: airhaida@
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涡轮叶片的工作条 件非常恶劣,因此, 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, 工艺,例如,定向凝固 叶片和单晶叶片。 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, 的叶片进行修复,延长 其使用寿命, 其使用寿命,减少更换 叶片, 叶片,可获得可观的经 济收益。 济收益。
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