本发明涉及一种耐磨抗变形钛合金汽轮机叶片的处理工艺。
背景技术：
钛合金是一种新型结构材料，它具有优异的综合性能，如密度小（~4.5g·cm-3），比强度和比断裂韧性高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，低温韧性良好，抗蚀性能优异，某些钛合金的最高工作温度为550ºC，预期可达700ºC；钛金属的密度较小，为4.5g/cm3，仅为铁的60%，通常与铝、镁等被称为轻金属，其相应的钛合金、铝合金、镁合金则称为轻合金；世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对钛合金材料进行研究开发，并且得到了实际应用。
因此它在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用，发展迅猛。轻合金、钢等的（σ0.2/密度）与温度的关系，钛合金的比强高于其他轻金属、钢和镍合金，并且这一优势可以保持到500ºC左右，因此某些钛合金适于制造燃气轮机部件。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种耐磨抗变形钛合金汽轮机叶片的处理工艺。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种耐磨抗变形钛合金汽轮机叶片的处理工艺，包括如下具体步骤：
按照要求选取钛合金坯料，并对其进行表面处理，得到叶片坯料；
将步骤得到的叶片坯料引入冷轧机开坯，冷轧机为两辊冷轧机，控制开坯道次为2次，得到半成品；
将半成品引入除油污容器内去除冷轧机开坯时沾附在半成品的内外表面的油污，除油污后进行冲洗，得到清洁半成品，除油污温度为50-65℃，除油污时间为60-90min，使用的除油污液为浓度为2.56%的无磷脱脂水溶液；
无磷脱脂剂按质量份数计包括：表面活性剂1.5-2份、硫酸钠3-6份、葡萄糖酸钠0.1-0.4份、乙二胺四乙酸二钠5-10份、硅酸钠6-8份和净洗剂0.8-2份，其中表面活性剂为醇醚羧酸盐，硫酸钠为无水硫酸钠，硅酸钠为改性二硅酸钠；
将由步骤得到的清洁半成品引入退火炉中退火，控制退火温度为520-580℃，退火时间为110-130min，随即进行冷却，冷却工艺具体为：a：随炉冷却，随炉冷却的温度为350-400℃；b：以3-6℃每秒的速度将半成品冷却至45-60℃；
对上述半成品进行热浸镀锌、沥锌、冷却、内吹及钝化处理，其中，沥锌处理中，将热浸镀锌后的半成品倾斜放置，倾斜角度为45-60°使得内外流动的锌液沥入锌浴内，放置3-5分钟，使得热浸镀锌半成品内外冷却至120-200℃，内外表面生成锌铁合金层；
随后利用蒸汽进行内吹，内吹压力为0.6-0.9MPa，蒸汽的温度为125-140℃，时间为20-30秒；
钝化处理中将钝化液喷射到管材内表面和外表面上，并在100-120℃的条件下烘烤2.5-4min； 对上述管材依次进行矫直、抛光、修磨和落料，即完成钛冷凝管材的处理工艺；
叶片表面设有耐高温金属涂层，耐高温金属涂层的成分按质量百分比为：C：0.03-0.05%，Si：0.17-0.19%，Mn：0.25-0.28%，Cr：5.36-5.39%，Ni：8.12-8.14%，Cu：1.32-1.35%，Mo：0.16-0.18%，Co：0.12-0.15%，V：0.36-0.45%，Zn：0.5-0.8%，Al：0.28-0.30%，Ti：0.16-0.18%，B：0.08-0.10%，Mg：0.45-0.48%，S≤0.03%，P≤0.05%，助剂：0.32-0.36%，余量为Fe；
助剂的化学成分质量百分比为：Ce：12-14%，Pr：2-5%，Nd：4-8%，Pm：3-5%，Gd：1-7%，Lu：3-9%，Dy：2-6%，Eu：3-5%，Ho：12-15%，Er：6-8%，Ni：0.2-0.5%，Zn：0.6-0.8%，Cu：0.7-0.9%，余量为La；
助剂的制备方法：先将Ce、Pr、Nd、Pm、Gd、Lu、Dy、Eu元素放入反应炉中，将温度增加至980-990℃，保温3-5小时，然后空冷至室温，然后放入球磨机中粉碎，过100目数，得粉末颗粒A，然后将Ho、Er、Ni、Zn、Cu、La元素放入反应炉中加热至1100-1200℃，保温3-5小时，然后先空冷至550-560℃，再以15-20℃/min的速度水冷至室温，然后放入球磨机中粉碎，过200目数，得粉末颗粒B，再将粉末颗粒A与粉末颗粒B按2:1.3的比例进行配比，然后搅拌均匀，即可得到助剂；
耐高温金属涂层的处理工艺按以下工序进行：
熔炼→喷涂→退火→回火→调质热处理→表面强化热处理→超声波探伤→清洁包装；
熔炼工序：将C、Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Mo、Co、V、Zn、Al、Ti、B、Mg、S、P、Fe放入熔炼炉中，以5-8℃/s的速度加热至500-550℃，保温3-5小时，然后放入助剂，再加热至1350-1480℃，保温5-8小时，然后以5-12℃/min的冷却速度风冷至880-890℃，然后再空冷至室温即可得金属固体；
喷涂工序：将金属固体放入球磨机中，先加热至350-450℃，保温30-40min，然后开始进行粉碎，过100目数即可得到金属粉末,然后将金属粉末喷涂至叶片表面，厚度为0.5-0.8mm；然后整体加热至670-680℃，保温5-7小时，然后空冷至室温；
退火工序：将叶片加温至700-720℃，保温15-20分钟，然后炉冷至360-380℃后，保温10-15分钟，最后冷却至室温；
回火工序：回火温度720-730℃，到温后保温12-15min，然后空冷至室温；
调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：将叶片加热至630-720℃，到温后保温10-15min，然后空冷至室温；再第一次回火：将叶片加热至820-830℃，到温后保温10-12min，然后空冷至室温，然后进行第二次回火；将叶片加热至960-980℃，到温后保温20-30min，然后空冷至室温即可；
表面强化热处理工序：将叶片加热至1000-1050℃，到温后保温10-18分钟，然后采用水冷，以1-3℃/s的冷却速度将叶片水冷至室温。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述的耐磨抗变形钛合金汽轮机叶片的处理工艺，包括如下具体步骤：
按照要求选取钛合金穿孔管材，并对其进行表面处理，得到叶片坯料；
将步骤得到的叶片坯料引入冷轧机开坯，冷轧机为两辊冷轧机，控制开坯道次为2次，得到半成品； 将半成品引入除油污容器内去除冷轧机开坯时沾附在半成品的内外表面的油污，除油污后进行冲洗，得到清洁半成品，除油污温度为65℃，除油污时间为65min，使用的除油污液为浓度为2.56%的无磷脱脂水溶液；
无磷脱脂剂按质量份数计包括：表面活性剂1.6份、硫酸钠4份、葡萄糖酸钠0.25份、乙二胺四乙酸二钠6份、硅酸钠7份和净洗剂1.5份，其中表面活性剂为醇醚羧酸盐，硫酸钠为无水硫酸钠，硅酸钠为改性二硅酸钠；
将由步骤得到的清洁半成品引入退火炉中退火，控制退火温度为565℃，退火时间为115min，随即进行冷却，冷却工艺具体为：a：随炉冷却，随炉冷却的温度为365℃；b：以5℃每秒的速度将半成品冷却至55℃；
对上述半成品进行热浸镀锌、沥锌、冷却、内吹及钝化处理，其中，沥锌处理中，将热浸镀锌后的半成品倾斜放置，倾斜角度为40°使得内外流动的锌液沥入锌浴内，放置4分钟，使得热浸镀锌半成品内外冷却至115℃，内外表面生成锌铁合金层；
随后利用蒸汽进行内吹，内吹压力为0.65MPa，蒸汽的温度为125℃，时间为25秒；
钝化处理中将钝化液喷射到管材内表面和外表面上，并在115℃的条件下烘烤3.5min；
对上述管材依次进行矫直、抛光、修磨和落料，即完成钛冷凝管材的处理工艺；
叶片表面设有耐高温金属涂层，耐高温金属涂层的成分按质量百分比为：C：0.04%，Si：0.18%，Mn：0.27%，Cr：5.38%，Ni：8.13%，Cu：1.34%，Mo：0.17%，Co：0.13%，V：0.39%，Zn：0.6%，Al：0.29%，Ti：0.17%，B：0.086%，Mg：0.47%，S≤0.03%，P≤0.05%，助剂：0.34%，余量为Fe；
助剂的化学成分质量百分比为：Ce：13%，Pr：3%，Nd：5%，Pm：4%，Gd：5%，Lu：6%，Dy：5%，Eu：4%，Ho：13%，Er：7%，Ni：0.3%，Zn：0.7%，Cu：0.8%，余量为La；
助剂的制备方法：先将Ce、Pr、Nd、Pm、Gd、Lu、Dy、Eu元素放入反应炉中，将温度增加至980-990℃，保温4小时，然后空冷至室温，然后放入球磨机中粉碎，过100目数，得粉末颗粒A，然后将Ho、Er、Ni、Zn、Cu、La元素放入反应炉中加热至1150℃，保温4小时，然后先空冷至555℃，再以18℃/min的速度水冷至室温，然后放入球磨机中粉碎，过200目数，得粉末颗粒B，再将粉末颗粒A与粉末颗粒B按2:1.3的比例进行配比，然后搅拌均匀，即可得到助剂；
耐高温金属涂层的处理工艺按以下工序进行：
熔炼→喷涂→退火→回火→调质热处理→表面强化热处理→超声波探伤→清洁包装；
熔炼工序：将C、Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Mo、Co、V、Zn、Al、Ti、B、Mg、S、P、Fe放入熔炼炉中，以6℃/s的速度加热至525℃，保温4小时，然后放入助剂，再加热至1420℃，保温6小时，然后以8℃/min的冷却速度风冷至885℃，然后再空冷至室温即可得金属固体；
喷涂工序：将金属固体放入球磨机中，先加热至420℃，保温35min，然后开始进行粉碎，过100目数即可得到金属粉末,然后将金属粉末喷涂至叶片表面，厚度为0.6mm；然后整体加热至675℃，保温6小时，然后空冷至室温；
退火工序：将叶片加温至715℃，保温18分钟，然后炉冷至375℃后，保温13分钟，最后冷却至室温；
回火工序：回火温度7250℃，到温后保温13min，然后空冷至室温；
调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：将叶片加热至685℃，到温后保温13min，然后空冷至室温；再第一次回火：将叶片加热至825℃，到温后保温11min，然后空冷至室温，然后进行第二次回火；将叶片加热至975℃，到温后保温25min，然后空冷至室温即可；
表面强化热处理工序：将叶片加热至1025℃，到温后保温16分钟，然后采用水冷，以2℃/s的冷却速度将叶片水冷至室温。
前述的耐磨抗变形钛合金汽轮机叶片的处理工艺，钝化液含有钛酸盐12份、磷酸盐11份、有机硅改性环氧树脂25份、三乙醇胺6份、有机酸3份，水80份。
前述的耐磨抗变形钛合金汽轮机叶片的处理工艺，磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠或磷酸锌中的一种，有机酸中含有羟基。
本发明的有益效果是：本发明中对涂层的处理工艺：熔炼→喷涂→退火→回火→调质热处理→表面强化热处理→超声波探伤→清洁包装；
先进行退火处理，消除内应力，然后在经过回火，通过退火和回火处理能增加汽轮机叶片的整体强度，增加涂层与叶片的附着能力，不易脱落，增加涂层的使用寿命；
助剂中含有大量稀土元素，并通过回火及温度控制，从而使叶片的合金元素偏析现象明显减弱，可大幅度提高叶片的冲击韧度，提高叶片的抗疲劳强度，从而提高叶片的使用寿命；
由于叶片工作区为湿蒸汽区,且含有大量水滴，在很高的轮周速度及离心力下冲蚀叶片,使叶片顶部进气边产生点蚀而失效，叶片抗水蚀能力的高低直接影响到汽轮机的工作效率及安全运行；本发明通过调质热处理工序，可使叶片表面产生5-7mm厚回火马氏体组织，有效提高其抗水蚀能力；正火后两次回火，进一步减小表面和心部的温度之差，从而使表面至心部性能趋于一致；不仅可提高叶片的抗水蚀能力，而且可以使组织更为均匀稳定，极少出现气孔及沙眼，保证了叶片的抗腐蚀性能，起到了意想不到的技术效果。
本发明通过表面强化热处理可以细化晶粒，同时提高叶片的韧性，可以减轻或消除带状组织等缺陷，提高叶片整体冲击性能，且通过冷却速度的快慢控制，而且使叶片组织更为均匀稳定，极少出现气孔及沙眼，且获得较好的综合力学性能和抗腐蚀性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种耐磨抗变形钛合金汽轮机叶片的处理工艺，包括如下具体步骤：
按照要求选取钛合金坯料，并对其进行表面处理，得到叶片坯料；
将步骤得到的叶片坯料引入冷轧机开坯，冷轧机为两辊冷轧机，控制开坯道次为2次，得到半成品；
将半成品引入除油污容器内去除冷轧机开坯时沾附在半成品的内外表面的油污，除油污后进行冲洗，得到清洁半成品，除油污温度为58℃，除油污时间为72min，使用的除油污液为浓度为2.56%的无磷脱脂水溶液；
无磷脱脂剂按质量份数计包括：表面活性剂1.8份、硫酸钠5份、葡萄糖酸钠0.25份、乙二胺四乙酸二钠8份、硅酸钠7份和净洗剂1.5份，其中表面活性剂为醇醚羧酸盐，硫酸钠为无水硫酸钠，硅酸钠为改性二硅酸钠；
将由步骤得到的清洁半成品引入退火炉中退火，控制退火温度为565℃，退火时间为125min，随即进行冷却，冷却工艺具体为：a：随炉冷却，随炉冷却的温度为385℃；b：以5℃每秒的速度将半成品冷却至55℃；
对上述半成品进行热浸镀锌、沥锌、冷却、内吹及钝化处理，其中，沥锌处理中，将热浸镀锌后的半成品倾斜放置，倾斜角度为55°使得内外流动的锌液沥入锌浴内，放置3-5分钟，使得热浸镀锌半成品内外冷却至168℃，内外表面生成锌铁合金层；
随后利用蒸汽进行内吹，内吹压力为0.7MPa，蒸汽的温度为130℃，时间为25秒；
钝化处理中将钝化液喷射到管材内表面和外表面上，并在115℃的条件下烘烤2.7min； 对上述管材依次进行矫直、抛光、修磨和落料，即完成钛冷凝管材的处理工艺；
叶片表面设有耐高温金属涂层，耐高温金属涂层的成分按质量百分比为：C：0.035%，Si：0.175%，Mn：0.27%，Cr：5.38%，Ni：8.13%，Cu：1.33%，Mo：0.165%，Co：0.13%，V：0.42%，Zn：0.6%，Al：0.28%，Ti：0.17%，B：0.085%，Mg：0.47%，S≤0.03%，P≤0.05%，助剂：0.34%，余量为Fe；
助剂的化学成分质量百分比为：Ce：13%，Pr：3%，Nd：5%，Pm：4%，Gd：5%，Lu：6%，Dy：4%，Eu：4%，Ho：13%，Er：7%，Ni：0.3%，Zn：0.7%，Cu：0.8%，余量为La；
助剂的制备方法：先将Ce、Pr、Nd、Pm、Gd、Lu、Dy、Eu元素放入反应炉中，将温度增加至985℃，保温4小时，然后空冷至室温，然后放入球磨机中粉碎，过100目数，得粉末颗粒A，然后将Ho、Er、Ni、Zn、Cu、La元素放入反应炉中加热至1150℃，保温4小时，然后先空冷至555℃，再以18℃/min的速度水冷至室温，然后放入球磨机中粉碎，过200目数，得粉末颗粒B，再将粉末颗粒A与粉末颗粒B按2:1.3的比例进行配比，然后搅拌均匀，即可得到助剂；
耐高温金属涂层的处理工艺按以下工序进行：
熔炼→喷涂→退火→回火→调质热处理→表面强化热处理→超声波探伤→清洁包装；
熔炼工序：将C、Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Mo、Co、V、Zn、Al、Ti、B、Mg、S、P、Fe放入熔炼炉中，以6℃/s的速度加热至525℃，保温4小时，然后放入助剂，再加热至1450℃，保温6小时，然后以8℃/min的冷却速度风冷至885℃，然后再空冷至室温即可得金属固体；
喷涂工序：将金属固体放入球磨机中，先加热至385℃，保温35min，然后开始进行粉碎，过100目数即可得到金属粉末,然后将金属粉末喷涂至叶片表面，厚度为0.65mm；然后整体加热至675℃，保温6小时，然后空冷至室温；
退火工序：将叶片加温至715℃，保温18分钟，然后炉冷至365℃后，保温11分钟，最后冷却至室温；
回火工序：回火温度725℃，到温后保温13min，然后空冷至室温；
调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：将叶片加热至685℃，到温后保温13min，然后空冷至室温；再第一次回火：将叶片加热至825℃，到温后保温11min，然后空冷至室温，然后进行第二次回火；将叶片加热至965℃，到温后保温25min，然后空冷至室温即可；
表面强化热处理工序：将叶片加热至1025℃，到温后保温12分钟，然后采用水冷，以2℃/s的冷却速度将叶片水冷至室温。
前述的耐磨抗变形钛合金汽轮机叶片的处理工艺，钝化液含有钛酸盐12份、磷酸盐11份、有机硅改性环氧树脂25份、三乙醇胺6份、有机酸3份，水80份；磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠或磷酸锌中的一种，有机酸中含有羟基。
实施例2
本实施例提供的一种耐磨抗变形钛合金汽轮机叶片的处理工艺，包括如下具体步骤：
按照要求选取钛合金穿孔管材，并对其进行表面处理，得到叶片坯料；
将步骤得到的叶片坯料引入冷轧机开坯，冷轧机为两辊冷轧机，控制开坯道次为2次，得到半成品； 将半成品引入除油污容器内去除冷轧机开坯时沾附在半成品的内外表面的油污，除油污后进行冲洗，得到清洁半成品，除油污温度为65℃，除油污时间为65min，使用的除油污液为浓度为2.56%的无磷脱脂水溶液；
无磷脱脂剂按质量份数计包括：表面活性剂1.6份、硫酸钠4份、葡萄糖酸钠0.25份、乙二胺四乙酸二钠6份、硅酸钠7份和净洗剂1.5份，其中表面活性剂为醇醚羧酸盐，硫酸钠为无水硫酸钠，硅酸钠为改性二硅酸钠；
将由步骤得到的清洁半成品引入退火炉中退火，控制退火温度为565℃，退火时间为115min，随即进行冷却，冷却工艺具体为：a：随炉冷却，随炉冷却的温度为365℃；b：以5℃每秒的速度将半成品冷却至55℃；
对上述半成品进行热浸镀锌、沥锌、冷却、内吹及钝化处理，其中，沥锌处理中，将热浸镀锌后的半成品倾斜放置，倾斜角度为40°使得内外流动的锌液沥入锌浴内，放置4分钟，使得热浸镀锌半成品内外冷却至115℃，内外表面生成锌铁合金层；
随后利用蒸汽进行内吹，内吹压力为0.65MPa，蒸汽的温度为125℃，时间为25秒；
钝化处理中将钝化液喷射到管材内表面和外表面上，并在115℃的条件下烘烤3.5min；
对上述管材依次进行矫直、抛光、修磨和落料，即完成钛冷凝管材的处理工艺；
叶片表面设有耐高温金属涂层，耐高温金属涂层的成分按质量百分比为：C：0.04%，Si：0.18%，Mn：0.27%，Cr：5.38%，Ni：8.13%，Cu：1.34%，Mo：0.17%，Co：0.13%，V：0.39%，Zn：0.6%，Al：0.29%，Ti：0.17%，B：0.086%，Mg：0.47%，S≤0.03%，P≤0.05%，助剂：0.34%，余量为Fe；
助剂的化学成分质量百分比为：Ce：13%，Pr：3%，Nd：5%，Pm：4%，Gd：5%，Lu：6%，Dy：5%，Eu：4%，Ho：13%，Er：7%，Ni：0.3%，Zn：0.7%，Cu：0.8%，余量为La；
助剂的制备方法：先将Ce、Pr、Nd、Pm、Gd、Lu、Dy、Eu元素放入反应炉中，将温度增加至980-990℃，保温4小时，然后空冷至室温，然后放入球磨机中粉碎，过100目数，得粉末颗粒A，然后将Ho、Er、Ni、Zn、Cu、La元素放入反应炉中加热至1150℃，保温4小时，然后先空冷至555℃，再以18℃/min的速度水冷至室温，然后放入球磨机中粉碎，过200目数，得粉末颗粒B，再将粉末颗粒A与粉末颗粒B按2:1.3的比例进行配比，然后搅拌均匀，即可得到助剂；
耐高温金属涂层的处理工艺按以下工序进行：
熔炼→喷涂→退火→回火→调质热处理→表面强化热处理→超声波探伤→清洁包装；
熔炼工序：将C、Si、Mn、Cr、Ni、Cu、Mo、Co、V、Zn、Al、Ti、B、Mg、S、P、Fe放入熔炼炉中，以6℃/s的速度加热至525℃，保温4小时，然后放入助剂，再加热至1420℃，保温6小时，然后以8℃/min的冷却速度风冷至885℃，然后再空冷至室温即可得金属固体；
喷涂工序：将金属固体放入球磨机中，先加热至420℃，保温35min，然后开始进行粉碎，过100目数即可得到金属粉末,然后将金属粉末喷涂至叶片表面，厚度为0.6mm；然后整体加热至675℃，保温6小时，然后空冷至室温；
退火工序：将叶片加温至715℃，保温18分钟，然后炉冷至375℃后，保温13分钟，最后冷却至室温；
回火工序：回火温度7250℃，到温后保温13min，然后空冷至室温；
调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：将叶片加热至685℃，到温后保温13min，然后空冷至室温；再第一次回火：将叶片加热至825℃，到温后保温11min，然后空冷至室温，然后进行第二次回火；将叶片加热至975℃，到温后保温25min，然后空冷至室温即可；
表面强化热处理工序：将叶片加热至1025℃，到温后保温16分钟，然后采用水冷，以2℃/s的冷却速度将叶片水冷至室温。
前述的耐磨抗变形钛合金汽轮机叶片的处理工艺，钝化液含有钛酸盐12份、磷酸盐11份、有机硅改性环氧树脂25份、三乙醇胺6份、有机酸3份，水80份；磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠或磷酸锌中的一种，有机酸中含有羟基。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。