本发明涉及压缩机叶轮领域，特别涉及一种高强度压缩机叶轮。
背景技术
压缩机叶轮常处于高温、高压和高速运转状态，在旋转中心附近、特别是在盘部，产生来自旋转轴的扭转应力或离心力等引起的较高的应力。近年来，通常采用轻量化设计来有效提高整机运行效率，由铝合金的热锻件切削成叶轮形状的压缩机叶轮。然而，目前，以si为主要添加元素的易铸造性铝合金制的压缩机叶轮，在使用中随着转速的增大，空气的压缩引起的发热量会增加，另外，排气侧的涡轮叶轮也同时高温化，所以通过其传热，压缩机叶轮所产生的温度增大，易产生变形、进而疲劳破坏的不良情况，不可能继续正常的旋转；同时压缩机叶轮暴露于引入的废气/空气混合气中夹带的任何腐蚀性物种或颗粒物质，这会降低压缩机叶轮的疲劳寿命并导致过早失效。
技术实现要素：
为解决以上技术问题，本发明提供高强度压缩机叶轮，以解决提高叶轮在高速运转时的稳定性、可靠性，延长服役寿命和减小功耗，提高叶轮的抗磨损抗腐蚀性能的问题。
本发明采用的技术方案如下：一种高强度压缩机叶轮，包括中心轴和轮盘，所述轮盘上连接有多个叶轮叶片，多个所述叶轮叶片均匀围绕所述中心轴设置，所述叶轮叶片的根部向内延伸与所述中心轴的连接，所述叶轮叶片的外缘不伸出所述轮盘的外边沿，关键在于：所述叶轮叶片的表面覆盖有隔热耐腐蚀复合膜，所述隔热耐腐蚀薄膜由以下质量份数的原料组成：环氧-有机硅共聚树脂40～60份、改性石墨烯3～12份、改性碳化硅5～10份、固化剂30～50份、增稠剂4～8份、抗氧剂2～4份、活性稀释剂8～15份。
优选的，所述原料的质量份数为：环氧-有机硅共聚树脂45份、改性石墨烯8份、改性碳化硅6份、固化剂33份、增稠剂5份、抗氧剂3份、活性稀释剂10份。
优选的，所述环氧-有机硅共聚树脂采用以下方法获得：将二甲基二乙氧基硅烷和盐酸投入反应釜中，升温至80～110℃，控制搅拌速度200～500r/min，边搅拌边滴加去离子水，滴加完毕后保温反应1～3h，然后减压蒸馏，压力控制在0.06mpa，去除反应过程中产生的小分子，得到有机硅预聚体；将双酚a环氧树脂和有机硅预聚体投入反应釜中，加入乙酰丙酮铝，将体系温度升至100～160℃，控制搅拌速度300～600r/min，恒温反应8h，得到所述环氧-有机硅共聚树脂。
优选的，所述改性石墨烯采用以下方法获得：将石墨烯置于硅烷偶联剂溶液中，超声分散1～3h得到初混物，然后将初混物置于水浴锅中，体系温度升至50～70℃，控制搅拌速度300～400r/min，待充分反应后，将反应物过滤，收集滤渣，分别用去离子水和乙醇清洗滤渣3次，脱除未反应的偶联剂，最后将滤渣置于120℃真空干燥12h，得到所述改性石墨烯。
优选的，所述改性碳化硅采用以下方法获得：将碳化硅经过高温焙烧12h后，冷却至室温后，置于质量比为1:3的双氧水和浓硫酸的混合溶液中，反应浸泡4h得到预处理的碳化硅，然后将预处理的碳化硅置于硅烷偶联剂溶液中，超声分散0.5～2h后，将体系温度升至50～70℃，控制搅拌速度500～700r/min，进行充分反应后，将反应物过滤，收集滤渣，将滤渣分别用去离子水和乙醇清洗，最后将清洗后的滤渣进行真空干燥，得到所述改性碳化硅。
优选的，所述硅烷偶联剂溶液由质量分数为20％wt的偶联剂kh-550、72％wt的乙醇和8％wt的去离子水混合而成。
优选的，所述固化剂为异氟尔酮二胺或1,3-二(4-哌啶基)丙烷；活性稀释剂为环氧丙烷苯基醚或环氧丙烷丁基醚；所述增稠剂为邻苯二甲酸二丁酯或聚硫橡胶；抗氧剂为二月桂基-3，3’-硫代二丙酸酯、2，2-硫代二亚乙基双[3-(3，5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。
优选的，所述中心轴、轮盘和叶轮叶片均为al合金材质并且一体成型，所述al合金由质量分数为1.8～3.0％wt的cu、质量分数为1.3～1.8％wt的mg、质量分数为0.9～1.5％的si、质量分数为0.6～1.6％的fe、质量分数为0.05～0.25％的la、质量分数为91.85～95.35％的al和不可避免的杂质构成。
优选的，所述叶轮叶片包括内叶片和外叶片，所述内叶片的内端面与所述中心轴的外表面固定连接，所述内叶片的外端面与所述外叶片的内端面固定连接，所述外叶片的外端不伸出所述轮盘的外边沿，所述内叶片的上部呈弧形弯曲，所述外叶片与所述内叶片之间的夹角为30°，相邻的所述外叶片均同向弯曲。
该方案的效果是叶轮叶片可以分解自旋转轴的扭转应力或离心力等引起的较高的应力，可以经承受压缩机的废气中夹带的更多的腐蚀性物种和更多的有害颗粒物质，比常规的叶轮叶片更耐用并且较不容易失效。
优选的，所述al合金的铸态晶粒尺寸为50～118μm，二次枝晶臂间距为20～35μm，材料的屈服强度为300mpa以上，延伸率大于12％。
该方案的效果是为了防止通过压缩机叶轮的旋转的加减速而产生的反复应力造成的疲劳破坏。
对本发明提供的车载空调压缩机工件表面的隔热耐腐蚀复合膜进行如下测试：
(1)硬度和磨损率测试：
硬度测试采用mtsnanog200纳米压痕仪、berkovich金刚石压头，为了消除基片效应和表面粗糙度的影响，最大压入深度设为150nm，载荷随压入深度而改变，每个样品测量10个矩阵点后取平均值；
磨损率是指被磨试样的体积与磨擦功的比值，即单位摩擦功所磨试样的体积，常用磨损体积除以载荷和滑动距离来表示，单位：m3/n·m。采用多功能摩擦磨损试验机(cetr牌，型号为umt-3)测试，对偶材料采用直径9.0mm、硬度rc＝62的al2o3轴承球，载荷2n，频率5hz，测试时间3h。
(2)耐腐蚀测试
电化学测试：采用电化学工作站(modulab,solartron,usa)对涂层的耐海水腐蚀行为进行测试。测试模式为三电极体系标准极化曲线测试，腐蚀介质为3.5wt％nacl水溶液，参比电极为饱和甘汞电极，测试面积为1cm2，测试电位范围为-1.0～1.0v，电位扫描速率为1mv.s-1；
盐雾测试采用美国翁开尔公司q-fogcct1100设备对涂层的耐盐雾能力进行测试，其中盐雾为雾化的浓度为5wt％nacl水溶液，测试温度为35℃，湿度为60％，测试时间为180h。
测试结果表明：本发明的阀片具有高的涂层硬度和较低磨损率，与无隔热耐腐蚀薄膜的304不锈钢基材相比，腐蚀电流密度降低了2-3个数量级，喷涂了隔热耐腐蚀薄膜的腐蚀电位上升了0.4-0.5，显示出了良好的防腐蚀性能，在压缩机冷运行时，防止腐蚀介质造成阀片表面组织破坏；本发明的阀片与无隔热耐腐蚀薄膜的304不锈钢基材相比，具有很好的抗盐雾性，经过180h，表面无明显腐蚀，但无隔热耐腐蚀薄膜的304不锈钢基材表面就出现明显腐蚀坑道，表明隔热耐腐蚀薄膜对基底起到了良好的防腐蚀效果，具有优异的抗刮擦性和耐磨性、耐高温、抗粘附性以及良好的尺寸稳定性，具有潜在的工业应用价值。
有益效果：与现有技术相比，本发明的高强度压缩机叶轮通过调整al合金中各种组成元素及比例，实现改良的强度和延伸性及其他性能的结合，即使在高温使用时也不会出现盘部和叶片部的损坏、具有耐热强度长期稳定性，其表面覆盖有涂覆隔热耐腐蚀薄膜，具有耐高温、耐磨损、抗化学腐蚀、抗粘附性好等优点，环氧-有机硅共聚树脂由于将有机硅的分子链段接枝到环氧树脂分子中，在提高了环氧树脂防腐性能的同时也降低了环氧树脂的内应力，增强了环氧树脂组合物的韧性、耐腐蚀性及耐高温性能，引入的改性的碳化硅通过在高温中煅烧和强氧化剂中氧化，使碳化硅表面被氧化带上羟基，再与硅烷偶联剂发生接枝反应而成，改性石墨烯和改性碳化硅通过静电作用发生自组装，在碳化硅颗粒表面附着一层氧化石墨烯，其表面含有的大量含氧有机官能团能与环氧树脂中的基体反应生成化学键，从而增强了涂层的整体致密性，氧化石墨烯与环氧树脂之间的结合面中几乎没有缝隙的存在，有效的增强了防腐性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中叶轮叶片3的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附表和具体实施方式对本发明作详细说明。
实施例1：
如图1-2中所示，一种高强度压缩机叶轮，包括中心轴1和轮盘2，所述轮盘2上连接有多个叶轮叶片3，多个所述叶轮叶片3均匀围绕所述中心轴1设置，所述叶轮叶片3包括内叶片3a和外叶片3b，所述内叶片3a的内端面与所述中心轴1的外表面固定连接，所述内叶片3a的外端面与所述外叶片3b的内端面固定连接，所述外叶片3b的外端不伸出所述轮盘2的外边沿，所述内叶片3a的上部呈弧形弯曲，所述外叶片3b与所述内叶片3a之间的夹角为30°，相邻的所述外叶片3b均同向弯曲，所述叶轮叶片3的表面覆盖有隔热耐腐蚀复合膜；
所述中心轴1、轮盘2和叶轮叶片3均为al合金材质并且一体成型，所述al合金由质量分数为1.8～3.0％wt的cu、质量分数为1.3～1.8％wt的mg、质量分数为0.9～1.5％的si、质量分数为0.6～1.6％的fe、质量分数为0.05～0.25％的la、质量分数为91.85～95.35％的al和不可避免的杂质构成；所述al合金的铸态晶粒尺寸为50～118μm，二次枝晶臂间距为20～35μm，材料的屈服强度为300mpa以上，延伸率大于12％；
所述隔热耐腐蚀薄膜由以下质量份数的原料组成：环氧-有机硅共聚树脂40份、改性石墨烯3份、改性碳化硅5份、异氟尔酮二胺30份、邻苯二甲酸二丁酯4份、二月桂基-3，3’-硫代二丙酸酯2份、环氧丙烷苯基醚8份。
所述环氧-有机硅共聚树脂采用以下方法获得：将二甲基二乙氧基硅烷和盐酸投入反应釜中，升温至80～110℃，控制搅拌速度200～500r/min，边搅拌边滴加去离子水，滴加完毕后保温反应1～3h，然后减压蒸馏，压力控制在0.06mpa，去除反应过程中产生的小分子，得到有机硅预聚体；将双酚a环氧树脂和有机硅预聚体投入反应釜中，加入乙酰丙酮铝，将体系温度升至100～160℃，控制搅拌速度300～600r/min，恒温反应8h，得到所述环氧-有机硅共聚树脂。
所述改性石墨烯采用以下方法获得：将石墨烯置于硅烷偶联剂溶液中，超声分散1～3h得到初混物，然后将初混物置于水浴锅中，体系温度升至50～70℃，控制搅拌速度300～400r/min，待充分反应后，将反应物过滤，收集滤渣，分别用去离子水和乙醇清洗滤渣3次，脱除未反应的偶联剂，最后将滤渣置于120℃真空干燥12h，得到所述改性石墨烯。
所述改性碳化硅采用以下方法获得：将碳化硅经过高温焙烧12h后，冷却至室温后，置于质量比为1:3的双氧水和浓硫酸的混合溶液中，反应浸泡4h得到预处理的碳化硅，然后将预处理的碳化硅置于硅烷偶联剂溶液中，超声分散0.5～2h后，将体系温度升至50～70℃，控制搅拌速度500～700r/min，进行充分反应后，将反应物过滤，收集滤渣，将滤渣分别用去离子水和乙醇清洗，最后将清洗后的滤渣进行真空干燥，得到所述改性碳化硅。
所述硅烷偶联剂溶液由质量分数为20％wt的偶联剂kh-550、72％wt的乙醇和8％wt的去离子水混合而成。
性能测试结果：该实施例制得的压缩机叶轮硬度为12gpa，磨损率为5.8×10-14m3/n·m，腐蚀电流密度为3.17×10-8a/cm2，腐蚀电位为-0.401v，经过180h盐雾测试，表面无明显腐蚀。
实施例2：
如图1-2中所示，一种高强度压缩机叶轮，包括中心轴1和轮盘2，所述轮盘2上连接有多个叶轮叶片3，多个所述叶轮叶片3均匀围绕所述中心轴1设置，所述叶轮叶片3包括内叶片3a和外叶片3b，所述内叶片3a的内端面与所述中心轴1的外表面固定连接，所述内叶片3a的外端面与所述外叶片3b的内端面固定连接，所述外叶片3b的外端不伸出所述轮盘2的外边沿，所述内叶片3a的上部呈弧形弯曲，所述外叶片3b与所述内叶片3a之间的夹角为30°，相邻的所述外叶片3b均同向弯曲，所述叶轮叶片3的表面覆盖有隔热耐腐蚀复合膜；
所述中心轴1、轮盘2和叶轮叶片3均为al合金材质并且一体成型，所述al合金由质量分数为1.8～3.0％wt的cu、质量分数为1.3～1.8％wt的mg、质量分数为0.9～1.5％的si、质量分数为0.6～1.6％的fe、质量分数为0.05～0.25％的la、质量分数为91.85～95.35％的al和不可避免的杂质构成；所述al合金的铸态晶粒尺寸为50～118μm，二次枝晶臂间距为20～35μm，材料的屈服强度为300mpa以上，延伸率大于12％；
所述隔热耐腐蚀薄膜由以下质量份数的原料组成：环氧-有机硅共聚树脂60份、改性石墨烯12份、改性碳化硅10份、1,3-二(4-哌啶基)丙烷50份、聚硫橡胶8份、2，2-硫代二亚乙基双[3-(3，5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]4份、环氧丙烷丁基醚15份。
所述环氧-有机硅共聚树脂采用以下方法获得：将二甲基二乙氧基硅烷和盐酸投入反应釜中，升温至80～110℃，控制搅拌速度200～500r/min，边搅拌边滴加去离子水，滴加完毕后保温反应1～3h，然后减压蒸馏，压力控制在0.06mpa，去除反应过程中产生的小分子，得到有机硅预聚体；将双酚a环氧树脂和有机硅预聚体投入反应釜中，加入乙酰丙酮铝，将体系温度升至100～160℃，控制搅拌速度300～600r/min，恒温反应8h，得到所述环氧-有机硅共聚树脂。
所述改性石墨烯采用以下方法获得：将石墨烯置于硅烷偶联剂溶液中，超声分散1～3h得到初混物，然后将初混物置于水浴锅中，体系温度升至50～70℃，控制搅拌速度300～400r/min，待充分反应后，将反应物过滤，收集滤渣，分别用去离子水和乙醇清洗滤渣3次，脱除未反应的偶联剂，最后将滤渣置于120℃真空干燥12h，得到所述改性石墨烯。
所述改性碳化硅采用以下方法获得：将碳化硅经过高温焙烧12h后，冷却至室温后，置于质量比为1:3的双氧水和浓硫酸的混合溶液中，反应浸泡4h得到预处理的碳化硅，然后将预处理的碳化硅置于硅烷偶联剂溶液中，超声分散0.5～2h后，将体系温度升至50～70℃，控制搅拌速度500～700r/min，进行充分反应后，将反应物过滤，收集滤渣，将滤渣分别用去离子水和乙醇清洗，最后将清洗后的滤渣进行真空干燥，得到所述改性碳化硅。
所述硅烷偶联剂溶液由质量分数为20％wt的偶联剂kh-550、72％wt的乙醇和8％wt的去离子水混合而成。
性能测试结果：该实施例制得的压缩机叶轮硬度为18gpa，磨损率为9.5×10-16m3/n·m，腐蚀电流密度为5.25×10-9a/cm2，腐蚀电位为-0.391v，经过180h盐雾测试，表面无明显腐蚀。
实施例3
如图1-2中所示，一种高强度压缩机叶轮，包括中心轴1和轮盘2，所述轮盘2上连接有多个叶轮叶片3，多个所述叶轮叶片3均匀围绕所述中心轴1设置，所述叶轮叶片3包括内叶片3a和外叶片3b，所述内叶片3a的内端面与所述中心轴1的外表面固定连接，所述内叶片3a的外端面与所述外叶片3b的内端面固定连接，所述外叶片3b的外端不伸出所述轮盘2的外边沿，所述内叶片3a的上部呈弧形弯曲，所述外叶片3b与所述内叶片3a之间的夹角为30°，相邻的所述外叶片3b均同向弯曲，所述叶轮叶片3的表面覆盖有隔热耐腐蚀复合膜；
所述中心轴1、轮盘2和叶轮叶片3均为al合金材质并且一体成型，所述al合金由质量分数为1.8～3.0％wt的cu、质量分数为1.3～1.8％wt的mg、质量分数为0.9～1.5％的si、质量分数为0.6～1.6％的fe、质量分数为0.05～0.25％的la、质量分数为91.85～95.35％的al和不可避免的杂质构成；所述al合金的铸态晶粒尺寸为50～118μm，二次枝晶臂间距为20～35μm，材料的屈服强度为300mpa以上，延伸率大于12％；
所述隔热耐腐蚀薄膜由以下质量份数的原料组成：环氧-有机硅共聚树脂45份、改性石墨烯8份、改性碳化硅6份、异氟尔酮二胺33份、聚硫橡胶5份、二月桂基-3，3’-硫代二丙酸酯3份、环氧丙烷丁基醚10份。
所述环氧-有机硅共聚树脂采用以下方法获得：将二甲基二乙氧基硅烷和盐酸投入反应釜中，升温至80～110℃，控制搅拌速度200～500r/min，边搅拌边滴加去离子水，滴加完毕后保温反应1～3h，然后减压蒸馏，压力控制在0.06mpa，去除反应过程中产生的小分子，得到有机硅预聚体；将双酚a环氧树脂和有机硅预聚体投入反应釜中，加入乙酰丙酮铝，将体系温度升至100～160℃，控制搅拌速度300～600r/min，恒温反应8h，得到所述环氧-有机硅共聚树脂。
所述改性石墨烯采用以下方法获得：将石墨烯置于硅烷偶联剂溶液中，超声分散1～3h得到初混物，然后将初混物置于水浴锅中，体系温度升至50～70℃，控制搅拌速度300～400r/min，待充分反应后，将反应物过滤，收集滤渣，分别用去离子水和乙醇清洗滤渣3次，脱除未反应的偶联剂，最后将滤渣置于120℃真空干燥12h，得到所述改性石墨烯。
所述改性碳化硅采用以下方法获得：将碳化硅经过高温焙烧12h后，冷却至室温后，置于质量比为1:3的双氧水和浓硫酸的混合溶液中，反应浸泡4h得到预处理的碳化硅，然后将预处理的碳化硅置于硅烷偶联剂溶液中，超声分散0.5～2h后，将体系温度升至50～70℃，控制搅拌速度500～700r/min，进行充分反应后，将反应物过滤，收集滤渣，将滤渣分别用去离子水和乙醇清洗，最后将清洗后的滤渣进行真空干燥，得到所述改性碳化硅。
所述硅烷偶联剂溶液由质量分数为20％wt的偶联剂kh-550、72％wt的乙醇和8％wt的去离子水混合而成。
性能测试结果：该实施例制得的压缩机叶轮硬度为21gpa，磨损率为3.4×10-16m3/n·m，腐蚀电流密度为1.98×10-9a/cm2，腐蚀电位为-0.378v，经过180h盐雾测试，表面无明显腐蚀。
最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。