一种单晶涡轮叶片榫头进气窗口结构的制作方法

背景技术：
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国内单晶涡轮叶片在研制过程中，其榫头进气窗口局部出现了较为严重的表面结构再结晶现象，导致单晶叶片力学性能急剧下降，尤其表面抗疲劳能力大大降低，从而造成叶片的失效概率达40～50％以上。相比之下，国外美、俄、英、法等少数发达国家已掌握该项核心技术，但高度垄断，并严密封锁。

目前，国内企事业单位在单晶叶片研制过程中，一旦发现表面出现再结晶组织，该单晶叶片直接报废，这导致零件生产成本倍增、合格概率极低，并给后续使用带来安全隐患。现有单晶叶片的再结晶消除措施主要集中在对原材料合金化，以及叶片制备工艺、热处理温度的控制等方面，迄今为止，这些措施都未解决单晶叶片榫头进气窗口的结构再结晶问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的：为了解决单晶叶片毛坯在后续热处理过程，其榫头进气窗口出现的结构再结晶问题，本实用新型提供了一种结构简单、工艺性好、操作简单、再结晶易控制的单晶叶片榫头进气窗口结构。

本实用新型的技术方案：

一种单晶涡轮叶片榫头进气窗口结构，所述单晶涡轮叶片由叶身1、缘板2、伸根3和榫头4组成，所述榫头由榫头外形5、内冷却结构6组成，在所述榫头4底面上设有进气窗口7和节流通孔8，所述进气窗口7的形状以平行四边形为基础，将平行四边形的四个角修改为倒圆，并保留四边的直线部分。

所述的一种单晶涡轮叶片榫头进气窗口结构，所述倒圆的半径R可调，通过改变倒圆的半径R，实现对进气窗口转角形状、尺寸的调控，从而降低了铸造残余应力，改善了局部结构应力水平与其分布形态，消除了进气窗口的结构再结晶。

有益效果：

该结构具有操作方便、结构简单、工艺性好、成本低，叶片铸件在后续热处理条件下不会发生结构再结晶组织，可靠性高的优点。通过对榫头进气窗口细节优化后的叶片毛坯进行热处理对比试验，发现榫头进气窗口结构优化后，其最大铸造残余应力下降30％以上，进气窗口的结构再结晶现象消除。

附图说明：

图1单晶涡轮叶片；

图2叶片榫头结构；

图3叶片榫头底截面图；

图4榫头进气窗口结构。

具体实施方式：

本实用新型在单晶涡轮叶片内腔冷却方案的基础上，结合无余量精密铸造的工艺特点，以降低榫头进气窗口结构畸变区域的铸造残余应力为目标，进行榫头进气窗口结构细节优化设计，确定了单晶叶片榫头进气窗口不发生结构再结晶时的进气窗口的关键尺寸参数，然后采用精密铸造成型，从而形成了消除单晶涡轮叶片榫头进气窗口再结晶的结构。

本实用新型单晶涡轮叶片榫头进气窗口结构见图1、图2和图3。所述单晶涡轮叶片由叶身1、缘板2、伸根3和榫头4组成，所述榫头由榫头外形5、内冷却结构6组成，其特征在于，在所述榫头4底面上设有进气窗口7和节流通孔8，所述进气窗口7的形状以平行四边形为基础，将平行四边形的四个角修改为倒圆，并保留四边的直线部分。

该单晶涡轮叶片的榫头进气窗口结构见图4，在减缓结构应力的榫头进气窗口几何尺寸优化设计中，突出进气窗口倒角R的“可调性”，在保证其它几何尺寸不变的情况下，通过改变转角曲率半径，实现对进气窗口转角形状、尺寸的调控，从而降低了铸造残余应力，改善了局部结构应力水平与其分布形态，消除了进气窗口的结构再结晶。这种方法操作方便、结构简单、工艺性好、质量稳定，并且更有利于冷气流动，减小流阻，能满足实际工程使用要求。