一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其化学成分的质量百分比为：Fe≤0.3%，Si≤0.2%，Mn：2-2.5%，Cu：0.12-0.32%，Mg：0.55-0.75%，Zn：0.17-0.40%，Cr：0.05-0.15%，V：0.10-0.15%，Nb：0.15-0.27%，Pr：0.03-0.06%，Gd：0.01-0.05%，余量为Al和不可避免的杂质。本发明通过对组分的调整和工艺的改变，提高叶片材料的整体耐腐蚀性能，且通过冷却速度的快慢控制，而且使叶片材料是组织更为均匀稳定，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。
【专利说明】一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铝合金及其生产工艺，具体的说是一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合 金及其制造方法，属于汽轮机叶片制造领域。
【背景技术】
[0002] 汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，又称蒸汽透平。主要 用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，还可以利用汽 轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。汽轮机主要应用于电力工业、船舶 工业、水泥、化工、石油、冶金、重型机械等领域。
[0003] 汽轮机是一种旋转式的流体动力机械，它直接起着将蒸汽或燃气的热能转变为机 械能的作用，而叶片是汽轮机的"心脏"，是汽轮机中极为主要的零件。叶片是汽轮机中将汽 流的动能转换为有用功的重要部件，其工作环境极其恶劣，且每一级叶片的工作条件均不 相同。
[0004] 初始几级动叶片除在高温过热蒸汽中工作，易发生高温氧化腐蚀、磨蚀和高温蠕 变破坏。随着过热蒸汽的膨胀作功，蒸汽温度逐渐降低，最后几级叶片虽然工作温度较低 (60°C-11(TC)，但叶片却承受蒸汽中夹杂的水滴的冲刷，造成水冲蚀。另外，运行过程 中沉积在叶片上可溶性盐垢（如钠盐）吸收蒸汽由于温度降低冷凝出来的水份形成腐蚀性 电解液覆在叶片表面，造成电化学腐蚀。末级叶片在离心力，叶片振动以及水冲刷的复杂 应力状态下，加上工作于具有腐蚀性的环境下，往往产生应力腐蚀，腐蚀疲劳，疲劳等破 坏。实际失效的叶片常常是上述多种破坏方式复合的结果。
[0005] 每一级叶片的工作温度都不相同，并且工作在高温、高压、高转速或湿蒸汽区等恶 劣环境中，经受着离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区高速水滴冲蚀的 共同作用。要满足不断提高的使用性能需求仅仅依靠新型叶片材料的应用仍然很难满足， 必须将各种热处理技术应用到汽轮机叶片的制造当中才能达到对叶片具耐腐蚀、高效率、 高精度和高寿命的要求。
【发明内容】
[0006] 针对本发明所要解决的技术问题是，提供一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金及其制 造方法，通过对组分的调整和工艺的改变，能够有效提高汽轮机叶片的耐腐蚀性能，保证汽 轮机叶片的使用寿命。
[0007] 本发明解决以上技术问题的技术方案是：提供一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合 金，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：Fe彡0. 3%，Si彡0.2%，Mn :2-2. 5%， Cu ：0. 12-0. 32%, Mg ：0. 55-0. 75%, Zn ：0. 17-0. 40%, Cr ：0. 05-0. 15%, V ：0. l〇-〇. 15%, Nb ： 0· 15-0. 27%，Pr :0· 03-0. 06%，Gd :0· 01-0. 05%，余量为 A1 和不可避免的杂质。
[0008] 本发明的进一步技术方案，前述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，所述铝合金中还 含有Ti、Ni元素中的至少一种，且质量百分比总含量小于0. 5%。
[0009] 前述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其化学成分的质量百分比为：Fe :0. 3%，Si: 0. 2%, Μη ：2. 5%,Cu ：0. 32%, Mg ：0. 75%, Zn ：0. 40%, Cr ：0. 15%, V ：0. 15%, Nb ：0. 27%, Pr ：0. 06%, Gd :0. 05%，余量为A1和不可避免的杂质。
[0010] 前述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其化学成分的质量百分比为：Fe :0. 15%，Si : 0. 12%, Μη ：2°/〇, Cu ：0. 12%, Mg ：0. 55%, Zn ：0. 17%, Cr ：0. 05%, V ：0. 10%, Nb ：0. 15%, Pr ：0. 03%, Gd :0. 01%，余量为A1和不可避免的杂质。
[0011] 前述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其化学成分的质量百分比为：Fe :0. 15%， Si:0. 16%, Μη ：2. 2%, Cu ：0. 15%, Mg ：0. 65%, Zn ：0. 30%, Cr ：0. 08%, V ：0. 12%, Nb ：0. 17%, Pr ： 0. 05%，Gd :0. 04%，余量为A1和不可避免的杂质。
[0012] 一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的制造方法，包括以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在725-735°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至800-85(TC，加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度280°C _360°C ; (7) 150-160°C保温 9-10 小时。
[0013] 前述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的制造方法，包括以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在735°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至850°C，加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度360°C ; (7) 160°C保温10小时。
[0014] 前述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的制造方法，包括以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在725°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至800,加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度280°C ; (7) 150°C保温9小时。
[0015] 前述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的制造方法，包括以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在730°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至830°C，加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度330°C ; (7) 150°C保温10小时。
[0016] 本发明的有益效果是：本发明通过对组分的调整和工艺的改变，提高叶片材料的 整体耐腐蚀性能，且通过冷却速度的快慢控制，而且使叶片材料是组织更为均匀稳定，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】
[0017] 实施例1 本实施例提供的一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其化学成分的质量百分比为：Fe : 0. 3%, Si ：0. 2%, Μη ：2. 5%, Cu ：0. 32%, Mg ：0. 75%, Zn ：0. 40%, Cr ：0. 15%, V ：0. 15%, Nb ： 0. 27%，Pr :0. 06%，Gd :0. 05%，余量为A1和不可避免的杂质。
[0018] 本实施例提供的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的生产包括以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在735°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至850°C，加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度360°C ; (7) 160°C保温10小时。
[0019] 实施例2 本实施例提供的一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其化学成分的质量百分比为：Fe : 0. 15%, Si ：0. 12%, Μη ：2%,Cu ：0. 12%, Mg ：0. 55%, Zn ：0. 17%, Cr ：0. 05%, V ：0. 10%, Nb ：0. 15%, Pr :0. 03%，Gd :0. 01%，余量为A1和不可避免的杂质。
[0020] 本实施例提供的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的生产包括以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在725°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至800,加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度280°C ; (7) 150°C保温9小时。
[0021] 实施例3 本实施例提供的一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其化学成分的质量百分比为：Fe : 0. 15%, Si:0. 16%, Μη ：2. 2%, Cu ：0. 15%, Mg ：0. 65%, Zn ：0. 30%, Cr ：0. 08%, V ：0. 12%, Nb ： 0. 17%，Pr :0. 05%，Gd :0. 04%，余量为A1和不可避免的杂质。
[0022] 本实施例提供的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的生产包括以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在730°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至830°C，加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度330°C ; (7) 150°C保温10小时。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等 同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1. 一种汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其特征在于：其化学成分的质量百分比为： Fe 彡 0· 3%，Si 彡 0· 2%，Mn :2-2. 5%，Cu :0· 12-0. 32%，Mg :0· 55-0. 75%，Zn :0· 17-0. 40%， Cr :0· 05-0. 15%，V :0· 10-0. 15%，Nb :0· 15-0. 27%，Pr :0· 03-0. 06%，Gd :0· 01-0. 05%，余量为 A1和不可避免的杂质。
2. 根据权利要求1中所述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其特征在于：所述铝合金中 还含有Ti、Ni元素中的至少一种，且质量百分比总含量小于0. 5%。
3. 根据权利要求1中所述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其特征在于：其化学成分的 质量百分比为：Fe :0· 3%，Si :0· 2%，Mn :2. 5%，Cu :0· 32%，Mg :0· 75%，Zn :0· 40%，Cr :0· 15%， V :0. 15%，Nb :0. 27%，Pr :0. 06%，Gd :0. 05%，余量为 A1 和不可避免的杂质。
4. 根据权利要求1中所述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其特征在于：其化学成分的 质量百分比为：Fe :0· 15%，Si :0· 12%，Mn :2%，Cu :0· 12%，Mg :0· 55%，Zn :0· 17%，Cr :0· 05%， V :0. 10%，Nb :0. 15%，Pr :0. 03%，Gd :0. 01%，余量为 A1 和不可避免的杂质。
5. 根据权利要求1中所述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金，其特征在于：其化学成分 的质量百分比为：Fe :0· 15%，Si:0. 16%，Μη :2· 2%，Cu :0· 15%，Mg :0· 65%，Zn :0· 30%，Cr : 0. 08%，V :0. 12%，Nb :0. 17%，Pr :0. 05%，Gd :0. 04%，余量为 A1 和不可避免的杂质。
6. 根据权利要求1中所述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的制造方法，其特征在于包括 以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在725-735°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至800-85(TC，加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度280°C _360°C ; (7) 150-160°C保温 9-10 小时。
7. 根据权利要求6中所述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的制造方法，其特征在于包括 以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在735°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至850°C，加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度360°C ; (7) 160°C保温10小时。
8. 根据权利要求6中所述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的制造方法，其特征在于包括 以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在725°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至800,加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度280°C ; (7) 150°C保温9小时。
9.根据权利要求6中所述的汽轮机叶片用耐腐蚀铝合金的制造方法，其特征在于包 括以下步骤： (1) 首先熔化铝块； (2) 在730°C时加入铜、锰进行熔化； (3) 升温至830°C，加入钛和其他稀土合金，均匀搅拌； (4) 用六氯乙烷进行精炼处理； (5) 出炉前加入铝钛硼搅拌均匀； (6) 浇注，模具温度330°C ; (7) 150°C保温10小时。
【文档编号】C22C21/00GK104195380SQ201410430018
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】王河平, 孙彦颖, 刘明昊, 刘达, 李志伟, 宗国翼 申请人:南京赛达机械制造有限公司