西安交通大学江鹏获国家专利权
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龙图腾网获悉西安交通大学申请的专利燃气轮机叶片激光预热制备表面带有纵向裂纹涂层的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120060767B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510533775.3,技术领域涉及:C23C4/02;该发明授权燃气轮机叶片激光预热制备表面带有纵向裂纹涂层的方法是由江鹏;张坤;陈艺文;杨镠育;李定骏;王铁军设计研发完成,并于2025-04-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本燃气轮机叶片激光预热制备表面带有纵向裂纹涂层的方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种燃气轮机叶片激光预热制备表面带有纵向裂纹涂层的方法,包括:一、搭建叶片激光预热及涂层制备装置;二、获取燃气轮机叶片试样在设定预热温度下的内外温度修正系数;三、获取燃气轮机叶片试样在设定预热温度下的掉温校正系数;四、待喷涂的燃气轮机叶片的激光预热及喷涂。本发明方法步骤简单,采用激光加热设备对旋转的燃气轮机叶片进行预热,以提高燃气轮机叶片表面温度分布的均匀性,使得带有纵向裂纹涂层能在保持良好性能的同时,也能有较长的使用寿命。
本发明授权燃气轮机叶片激光预热制备表面带有纵向裂纹涂层的方法在权利要求书中公布了:1.一种燃气轮机叶片激光预热制备表面带有纵向裂纹涂层的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤一、搭建叶片激光预热及涂层制备装置: 步骤101、在喷涂室(11)内搭建旋转工作台,喷涂室(11)外搭建激光加热设备,激光加热设备位于所述旋转工作台左侧; 步骤102、在喷涂室(11)内搭建大气等离子喷涂设备,大气等离子喷涂设备位于所述旋转工作台右侧; 步骤二、获取燃气轮机叶片试样在设定预热温度下的内外温度修正系数: 将燃气轮机叶片试样安装在旋转工作台上,利用激光加热设备对燃气轮机叶片试样加热,并对燃气轮机叶片试样的内部温度和外部温度进行标定,获取燃气轮机叶片试样在设定预热温度下的内外温度修正系数; 步骤三、获取燃气轮机叶片试样在设定预热温度下的掉温校正系数: 将燃气轮机叶片试样加热满足设定预热温度后在喷涂环境下进行静置,并对燃气轮机叶片试样的静置前外部温度均值和静置后外部温度均值进行标定,获取燃气轮机叶片试样在设定预热温度下的掉温校正系数; 步骤四、待喷涂的燃气轮机叶片的激光预热及喷涂: 步骤401、利用激光加热设备对待喷涂的燃气轮机叶片(7)进行加热,基于标定的内外温度修正系数和掉温校正系数对待喷涂的燃气轮机叶片(7)的内部温度校正,直至待喷涂的燃气轮机叶片(7)表面温度满足设定预热温度; 步骤402、待喷涂的燃气轮机叶片(7)预热后,通过大气等离子喷涂设备对待喷涂的燃气轮机叶片(7)表面进行喷涂,形成带有纵向裂纹涂层; 所述旋转工作台包括工作台(3)、嵌设在工作台(3)中的转盘(13)和设置在转盘(13)底部且与转盘(13)传动连接的旋转电机(4),所述转盘(13)的中心位置处设置有耐热钢夹具(9); 所述激光加热设备包括光纤激光器(1)、设置在喷涂室(11)外的支撑架(2)、设置在支撑架(2)上且与光纤激光器(1)连接的光纤激光头(6),所述光纤激光头(6)的端头设置有穿过喷涂室(11)的激光整形器(10); 步骤二,具体过程如下: 步骤201、将第一热电偶穿过燃气轮机叶片试样叶根的底部通道插入燃气轮机叶片试样的前缘腔中部,将第二热电偶穿过燃气轮机叶片试样叶根的底部通道插入燃气轮机叶片试样的尾缘腔中部,在燃气轮机叶片试样叶根的底部通道内插入第三热电偶,将插入的第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶记作内部热电偶; 在燃气轮机叶片试样的前缘表面、叶身表面和尾缘表面的上部和下部均贴装热电偶,将贴装的热电偶记作外部热电偶; 步骤202、将燃气轮机叶片试样的叶根安装在耐热钢夹具(9)内,燃气轮机叶片试样的叶顶朝上,且燃气轮机叶片试样的叶根底面靠近转盘(13)表面; 步骤203、操作旋转电机(4)按照设定转速转动,并操作光纤激光器(1)工作,通过光纤激光头(6)和激光整形器(10)发射的激光投射在燃气轮机叶片试样表面上,对燃气轮机叶片试样加热; 步骤204、在燃气轮机叶片试样边转动边加热过程中,多个内部热电偶对燃气轮机叶片试样内部的温度进行检测并按照设定的采样时间采集,得到第i个采样时间下的多个内部温度值;同时,多个外部热电偶对燃气轮机叶片试样表面的温度进行检测并按照设定的采样时间采集,得到第i个采样时间下的多个外部温度值;其中,i为正整数; 步骤205、根据,得到第i个采样时间下的多个外部温度值相对设定预热温度的标准差;其中,表示第i个采样时间下第j个外部热电偶对应采集到的外部温度值,j和J为正整数,且1≤j≤J,J表示外部热电偶的总数;表示设定预热温度,取值范围为550℃~750℃;并获取第i个采样时间下的多个外部温度值中的极差记作; 步骤206、对第i个采样时间下的多个外部温度值相对设定预热温度的标准差和极差进行判断,如果不大于10℃,不大于25℃,则说明燃气轮机叶片试样加热满足设定预热温度要求,执行步骤207;否则,持续让燃气轮机叶片试样边转动加热边采集,获取第i+1个采样时间下的多个外部温度值相对设定预热温度的标准差和极差并判断,直至燃气轮机叶片试样加热满足设定预热温度要求,执行步骤207; 步骤207、对燃气轮机叶片试样加热满足设定预热温度要求时的多个外部温度值进行平均值处理,得到燃气轮机叶片试样的外部温度均值;对燃气轮机叶片试样加热满足设定预热温度要求时的多个内部温度值进行平均值处理,得到燃气轮机叶片试样的内部温度均值; 步骤208、构建叶片内外温度修正关系式Tw=Tn+η×d;其中,Tw为外部温度量,Tn为内部温度量,Tw和Tn的单位均为℃,η为内外温度修正系数,d为燃气轮机叶片平均厚度,d的单位为毫米; 步骤209、将步骤207中的内部温度均值赋值给内部温度量,外部温度均值赋值给外部温度量,并输入叶片内外温度修正关系式,得到燃气轮机叶片试样在设定预热温度下的内外温度修正系数; 步骤三,具体过程如下: 步骤301、按照步骤203至步骤207的方法,得到燃气轮机叶片试样加热满足设定预热温度要求下的外部温度均值,并记作燃气轮机叶片试样的静置前外部温度均值; 步骤302、操作旋转电机(4)和光纤激光器(1)停止工作,让燃气轮机叶片试样在喷涂环境下静置燃气轮机叶片喷涂一层的喷涂时间,之后,获得静置后外部温度均值; 步骤303、将静置前外部温度均值与静置后外部温度均值相比,得到燃气轮机叶片试样在设定预热温度下的掉温校正系数。
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