小型涡轮发动机叶片的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属粉末注射成型技术领域，具体涉及一种小型涡轮发动机叶片的制备方法。
【背景技术】
[0002]前述的小型涡轮发动机的典型的例子如汽车发动机，涡轮发动机叶片是一种特殊的零部件，由于其形状复杂，精度要求高，因而加工难度大。利用传统的机械加工方式制作小型涡轮发动机叶片的最大困惑是效率低、成本高并且质量难以保障。如果采用精密铸造，那么由于无法一次满足严苛的精度要求而需进行二次加工(业界习惯称“精加工”)，并且精密铸造的致密度并不能达到期望的程度，强度相对差，影响使用寿命，因为涡轮发动机叶片在使用状态下处于温度最高、应力最复杂以及环境最严酷的部位。
[0003]在公开的中国专利文献中可见诸涡轮发动机叶片的制备方法的技术信息，如CN102256773B推荐有“涡轮发动机叶片的制备方法”，该专利方案是利用三维编织法制备涡轮叶片，具体而言:先利用经纱和玮纱限定即形成涡轮叶片的轮廓和体积，再将树脂注入形成了轮廓和体积的预型件，得到目标产品，该方法效率低，难以满足工业化批量化生产要求。又如CN104384872A提供有“涡轮叶片的加工方法”，该方法属于磨削、铣削加工范畴，存在效率低，材耗大的不足。
[0004]针对上述已有技术，本申请人作了有益的检索，形成了下面将要介绍的技术方案，并且在采取了保密措施下经实验证明是切实可行的。
【发明内容】
[0005]本发明的任务在于提供一种有助于满足对复杂形状的适应性、有利于避免在制作过程中产生变形、有益于提高效率、有便于降低成本的小型涡轮发动机叶片的制备方法，并且由该方法制备的小型涡轮发动机叶片具有优异的气密性以及强度而藉以体现理想的耐用性。
[0006]本发明的任务是这样来完成的，一种小型涡轮发动机叶片的制备方法，包括以下步骤:
A)备料，将按重量份数称取的不锈钢金属粉末100份和粘结剂10-12份投入混料装置中混匀，得到注射用原料，其中:所述的不锈钢金属粉末由以下质量％的原料构成:<0.07%的碳、彡1%的锰、彡1%的硅、彡0.023%的磷、彡0.03%的硫、20-22%的铬、2-4%的钼、3-6%的镍、2-4%的铜和0.15-0.5%的铌，余为铁；
B)注射成型，将由步骤A)得到的注射用原料引入安装有叶片模具的注射成型机注射成型，并且控制注射成型温度，得到叶片注射型坯；
C)脱脂，先将由步骤B)得到的叶片注射型坯置于二氯甲烷中浸泡，并且控制浸泡的温度和时间，再引入脱指炉中脱除粘结剂，并且控制脱脂温度，得到脱脂型坯；
D)烧结，将由步骤C)得到的脱脂型坯引入烧结炉中烧结，并且控制烧结温度和烧结时间，得到待热处理叶片；
E)热处理，对由步骤D)得到的待热处理叶片进行热处理，并且控制热处理温度和热处理时间，得到小型涡轮发动机叶片。
[0007]在本发明的一个具体的实施例中，步骤A)中所述的粘结剂为有机粘结剂。
[0008]在本发明的另一个具体的实施例中，所述的有机粘结剂由以下按重量份计的原料构成:石蜡55-60份、聚乙烯35-45份和硬脂酸5_7份。
[0009]在本发明的又一个具体的实施例中，步骤B)中所述的控制注射成型的温度是将注射成型的温度控制为160-180 °C。
[0010]在本发明的再一个具体的实施例中，步骤C)中所述的控制浸泡的温度和时间是将浸泡的温度和时间分别控制为60-65°C和180-360min。
[0011]在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤C)中所述的控制脱脂温度包括控制第一阶段的脱脂温度和控制第二阶段的脱脂温度。
[0012]在本发明的更而一个具体的实施例中，所述控制第一阶段的脱脂温度是将第一阶段的脱脂温度控制为200-400°C并且保温100-120min，在该第一阶段的脱脂过程中引入保护气体；所述的控制第二阶段的脱脂温度是将第二阶段的脱脂温度控制为300-450°C，并且保温 150-180min。
[0013]在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的保护气体为氢气、氮气或氩气，氢气、氮气或氩气的流量为0.6-0.8L/min。
[0014]在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤D)中所述的控制烧结温度是将烧结温度控制为1250-1350°C ;所述的控制烧结时间是将烧结时间控制为110-120min。
[0015]在本发明的又进而一个具体的实施例中，步骤E)中所述的控制热处理温度和热处理时间是将热处理温度和热处理时间分别控制为1100-1200°C和90-100min。
[0016]本发明提供的技术方案由于采用了注射成型，因而对复杂形状的适应性强、在制备过程中不会产生变形；由于注射成型具有效率高并且成本低，因而能满足工业化放大生产要求；由于注射成型能体现优异的气密性，因而能确保强度，提高耐用性。
【附图说明】
[0017]图1为本发明方法制备的小型涡轮发动机叶片的示意图。
[0018]图2为图1翻转180°的示意图。
【具体实施方式】
[0019]请参见图1和图2，该图1和图2示出了小型涡轮发动机叶片的叶片本体1，在该叶片本体I的一端(图1所示的下端，也即图2所示的上端)构成有一扩设部11，并且在该扩设部11背对叶片本体I的一侧的中央位置延伸有一安装固定榫111，藉由该安装固定榫111而使叶片本体I在使用状态下与小型涡轮发动机固定。
[0020]实施例1:
A)备料，将按重量份数称取的不锈钢金属粉末100份和粘结剂10份投入混料装置中充分混匀，得到注射用原料，其中:前述的不锈钢金属粉末由以下质量％的原料构成:0.05%的碳、0.9%的锰、1%的硅、0.02%的磷、0.01%的硫、20%的铬、3%的钼、4%的镍、2%的铜和0.15%的铌，余为铁，前述粘结剂由以下按重量份计(即按重量份数配比)的原料构成:石蜡55份、聚乙烯35份和硬脂酸7份；
B)注射成型，将由步骤A)得到的注射用原料引入安装有叶片模具中即安装有用于形成图1和图2示意的叶片本体I的模具的注射成型机注射成型，该注射成型的温度控制为170°C，得到叶片注射型坯；
C)脱脂，先将由步骤B)得到的叶片注射型坯置于二氯甲烷中浸泡，浸泡温度为65°C，浸泡时间为180min，再引入脱指炉中脱除有机粘结剂中的残余石蜡、聚乙烯和硬脂酸，脱脂温度分为两个阶段控制，第一阶段将脱脂炉的温度升至300°C，并且保温llOmin，在该第一阶段向脱脂炉内引入氢气或氩气作为保护气体，氢气或氩气的流量为0.7L/min，从而将有机粘结剂中的作为第一组份的残留石蜡完全脱除，第二阶段是在保温IlOmin后将温度升至370°C，并且保温165min，在该第二阶段脱除有机粘结剂中的彼此的熔点基本相同的第二组份即聚乙烯以及第三组份即硬脂酸，得到脱脂型坯；
D)烧结，将由步骤C)得到的脱脂型坯引入烧结炉中烧结，烧结温度为1250°C，烧结时间为120min，得到待热处理叶片；
E)热处理，对由步骤D)得到的待热处理叶片进行热处理，热处理温度为1200°C，时间为90min，得到由图1和图2所示的小型涡轮发动机叶片。
[0021]实施例2:
A)备料，将按重量份数称取的不锈钢金属粉末100份和粘结剂12份投入混料装置中充分混匀，得到注射用原料，其中:前述的不锈钢金属粉