熔盐泵组合式叶轮的制备方法与流程

文档序号:11911320阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种熔盐泵组合式叶轮的制备方法,所述叶轮由不锈钢锻件制品叶轮主体(1)和不锈钢锻件制品端盖(2),同中心组合且经钎焊固定连接构成;且在所述叶轮主体(1)和端盖(2)的表面,由内至外依次布设有不锈钢表面重构层(3)、TiN氮化钛膜层(4)和Si3N4氮化硅膜层(5);其特征在于:所述组合式叶轮的制备方法,依次包括以下步骤:

a、选料;按工艺设计要求,分别选取叶轮主体(1)和端盖(2)所需的不锈钢坯料;

b、锻造;将2件不锈钢坯料,分别锻造成符合工艺要求的锻造圆饼;

c、热处理;通过热处理消除所述锻造圆饼的内应力和改善其结晶组织;

d、机械加工;采用机械加工方式分别将热处理后的2件锻造圆饼,加工成符合产品设计要求的叶轮主体(1)工件和端盖(2)工件;

e、表面清洗;采用不锈钢清洗液,去除叶轮主体(1)工件和端盖(2)工件表面的氧化物和油污;

f、表层重构处理;在真空镀膜室内采用高能离子轰击方式,分别对经清洗处理的叶轮主体(1)工件和端盖(2)工件两者的表层实施轰击,使之实现再次清洗,去除表面的杂质粒子,且改变其晶体结构和提高其结晶致密程度,而构成不锈钢表面重构层(3);

g、镀膜处理;采用电子束蒸镀方式,分别先在叶轮主体(1)工件和端盖(2)工件表面重构层(3)的表面上,镀布TiN氮化钛膜层(4),在达到工艺厚度之后再在TiN氮化钛膜层(4)表面,镀布符合工艺厚度要求的Si3N4氮化硅膜层(5),从而形成不锈钢表面重构层(3)- TiN氮化钛膜层(4)- Si3N4氮化硅膜层(5)三层复合膜层;

h、钎焊处理;先将经镀膜处理后的叶轮主体(1)工件和端盖(2)工件两者组合对接面上的TiN氮化钛膜层(4)和Si3N4氮化硅膜层(5)清除干净,再在叶轮主体(1)工件和端盖(2)工件组合对接面间,布设镍基硬质钎料箔片,然后在真空加热炉内,通过加热令所述钎料熔化,且钎料溶液在所述组合对接面间铺展,并与不锈钢重构层(3)相互渗透融合,再通过冷凝使叶轮主体(1)工件与端盖(2)工件同中心钎焊固定连接,从而制得目标产品熔盐泵组合式叶轮。

2.如权利要求1所述的熔盐泵组合式叶轮的制备方法,其特征在于:所述不锈钢坯料是OCr17Ni12Mo2N奥氏体不锈钢圆钢锭。

3.如权利要求1所述的熔盐泵组合式叶轮的制备方法,其特征在于:所述镀膜处理,是在采用电子束蒸镀方式的同时,还采用离子束辅助沉积的方式,而实施所述2种方式结合的镀膜处理 。

4.如权利要求1所述的熔盐泵组合式叶轮的制备方法,其特征在于:所述TiN氮化钛膜层(4)的厚度在1~3μm范围内,而Si3N4氮化硅膜层(5)的厚度在3~5μm的范围内。

5.如权利要求3所述的熔盐泵组合式叶轮的制备方法,其特征在于:所述电子束蒸镀加离子束辅助沉积的工艺策略是,

a、蒸发工作的真空度控制在6×10-2Pa~5×10-3Pa范围内,在标准溅射沉积工作参数条件下,本底气体压强在6~8×10-5Pa;

b、将蒸发料TiN和Si3N4,分别存放在2个坩蜗内,且所述2种蒸发料的电子枪蒸发互不干涉而单独进行;

c、当TiN氮化钛膜层(4)的厚度达到工艺要求时,关闭TiN氮化钛电子源,开放Si3N4氮化硅坩蜗,实施电子束蒸镀加离子辅助沉积Si3N4氮化硅,直到Si3N4氮化硅膜层(5)达到工艺厚度;

d、离子束出口直径控制在180mm±5mm范围内,离子能量控制在700~1200KeV范围内,离子束流密度控制在100mA~150mA/cm2范围内,溅射角控制在30°~45°范围内;

e、叶轮主体(1)工件和端盖(2)工件,分别布置在转架上,而转架可作顺时针方向或逆时针方向旋转,且离子束流的方向可调,以确保叶轮主体(1)工件和端盖(2)工件各个方向上镀膜均匀一致。

6.如权利要求1所述的熔盐泵组合式叶轮的制备方法,其特征在于:所述钎焊处理是真空钎焊,其工艺策略是,真空度控制在5×10-2Pa~6×10-3Pa范围内,钎焊加热温度控制在1120℃~1150℃范围内。

7.如权利要求6所述的熔盐泵组合式叶轮的制备方法,其特征在于:所述钎料的牌号为BNi-2,其各组分的重量百分含量为:Ni82.3%,Cr7%,Fe3%,Si4.5%,B3.2%。

8.如权利要求1所述的熔盐泵组合式叶轮的制备方法,其特征在于:所述锻造步骤b的加热炉温度控制在1200℃左右,而锻件温度控制在850℃左右,锻造平台和砧面预热至150~450℃;其锻造变形量应>12%而<20%。

9.如权利要求1所述的熔盐泵组合式叶轮的制备方法,其特征在于:所述热处理它还是奥氏体不锈钢固溶热处理;它是将所述工件加热到固溶温度1050~1100℃,让所有碳化物及马氏体全部溶入和转变为奥氏体,然后快冷至室温,使之在消除应力的同时,在常温下保持单相奥氏体组织。

10.如权利要求1至9之一所制备的叶轮,用于太阳能光热发电储热系统熔盐循环输送的长轴液下熔盐泵。

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