%至約5.5%重量的銦含量以及合起來可達約1%重量的鐵和雜質，其余的是銅。優選這種組合物含有約35.5%至約37.5%重量的鎳、約4.7%至約
5.2%重量的銦以及合起來可達約1%重量的鐵和雜質，其余的是銅。銅-鎳-銦抗磨涂層42施加到葉片燕尾16的厚度范圍約在0.0035英寸至約0.007英寸。當葉片10是風扇葉片時，優選地，銅-鎳-銦施加的厚度范圍約在0.0035英寸至約0.005英寸。當葉片10是高壓壓縮機葉片時，優選厚度范圍約在0.004至約0.007英寸。雖然可利用任何適當的方法將銅-鎳-銦材料作為涂層施加，但優選利用熱噴涂方法。
[0030]在施加銅-鎳-銦涂層之后，在葉片10上施加無鉛干膜潤滑劑。雖然干膜潤滑劑可以是任何適當的無鉛潤滑劑，但優選的無鉛干膜潤滑劑還含有少量的或不含揮發性有機化合物，如鉛，從環境的角度上來講，這些有機化合物并不希望得到。一種特別適用于本發明的無鉛干膜潤滑劑是以EVERLUBE? 9002商品名提供的無鉛干膜潤滑劑，這種潤滑劑可從新澤西州羅斯蘭德(Roseland)的Curtis-Wright公司獲得,這種潤滑劑的標稱成分為約10%到約20%重量的二硫化鑰、約10%到約15%重量的無機銻化合物、約1%到約5%重量的正丁醇(n-butanol)、約1%到約5%重量的異丁醇、約1%到約5%重量的N-甲基-吡咯烷酮、約1%到約5%重量的正-丙氧基丙醇和約少于1%重量的二甲基乙醇胺,其余的是水。EVERLUBE?是在聯邦注冊的由Curti s-ffright公司所擁有的商標。
[0031]潤滑劑典型地一層一層地噴涂或刷在抗磨涂層上。由于潤滑劑起初可能含有水分并因此而在噴涂或刷的時候可能會是“濕的”，所以應用過程還包括在升高的溫度下固化以脫去水分，這樣就將無鉛干膜潤滑劑應用。
[0032]優選無鉛干膜潤滑劑的施加厚度范圍在約0.001英寸至約0.003英寸。當葉片是壓縮機葉片時，優選潤滑劑的施加厚度在約0.001英寸至約0.002英寸的范圍。當葉片是風扇葉片時，優選潤滑劑的施加厚度在約0.0015英寸至約0.003英寸。
[0033]雖然銅-鎳-銦和無鉛干膜潤滑劑提供降低的摩擦的好處，但由于它們是犧牲層，所以在它們磨損掉之后它們的好處就會最終消失。因此，為了在這個區域提供另外的保護，對葉片的燕尾部分進行機械修改，以使其在無鉛干膜潤滑劑和銅-鎳-銦抗磨涂層犧牲之后能夠耐受這個區域的應力。這通過對燕尾中葉片的表面進行雙噴丸處理來實現。雙噴丸處理在葉片的表面區域產生殘余壓應力層。因此，當葉片燕尾與接觸區域22中的轉子壁接觸時，雖然所加的載荷相同，但由于有殘余壓應力層的出現，所以接觸區域具有較低的合成應力。噴丸處理之后在燕尾的表面區域中的殘余壓應力是在發動機運行期間所導致的拉伸應力的對向或反向應力。殘余壓應力和由于發動機運行而施加的應力的累積結果是較低的合成應力，這種較低的合成應力起到至少延緩裂紋的開始的作用。
[0034]所希望的表面中的壓應力應延伸到可以進入表面中的最大范圍，以使對磨損/嵌入深度保護到達最大且產生這種應力的運行本身不應對表面造成損害。優選殘余壓應力延伸到至少約0.008-0.010英寸的深度。現已發現稱為雙強度噴丸的方法產生這種希望的壓應力。物件，在此所述的情況中即葉片的燕尾，優選是整個燕尾部分，包括柄和平臺底面并首先用具有第一尺寸的第一顆粒進行噴丸處理。這會產生到達第一希望深度的壓應力。然后利用第二顆粒對物件再次進行噴丸處理，第二顆粒具有小于第一顆粒尺寸的第二尺寸。第二顆粒起到使可能已由第一次噴丸處理變得有些粗糙的物件表面平滑的作用并防止細微表面損傷的發展。第二次噴丸處理還產生另外的壓應力，但這些壓應力并不會像第一次處理那樣延伸得那么深。因此，經過雙強度噴丸處理的物件具有復合殘余應力分布形式，這種復合剩余應力分布形式在表面或表面附近達到峰值。
[0035]根據本發明的示范性實施例施加壓應力的優選方法是首先對葉片燕尾16、柄13和平臺底面15以高強度進行噴丸處理，然后以低強度進行第二次噴丸處理。第一次噴丸處理典型地是利用Almen “A”標度以約0.013A至0.017A的強度范圍進行的經過處理的切丸(cut wire)噴丸處理，優選以約0.015A的強度進行。第二次噴丸處理，即較低強度的噴丸處理，典型地在約0.005A至約0.007A的強度范圍進行，優選在約0.007A進行。而且，來自多次噴丸處理的應力并不均勻，因為在葉片燕尾的表面或表面附近、柄和平臺底面或其附近出現最高壓應力。
[0036]雖然在損耗掉犧牲涂層之后，葉片燕尾與轉子中的燕尾槽的壁之間的摩擦力會增力口，但整個應力會由于壓縮層的出現而降低，這樣就通過進一步延緩裂紋的開始而延長葉片的壽命，同樣也減緩了裂紋的蔓延過程。可以使用任何噴丸介質包括射擊的噴丸介質，但優選經過處理的切丸噴丸。
[0037]雖然葉片燕尾與位于燕尾槽處的轉子的壁之間的恒定摩擦會最終地導致無鉛潤滑劑和犧牲涂層的損耗以及沿著葉片燕尾的表面設置的壓縮區域的磨損，但無鉛干膜潤滑齊_銅-鎳-銦抗磨涂層的減少的摩擦以及由于雙噴丸處理所導致的合成應力的減少將會延緩由疲勞所導致的葉片燕尾中的裂紋的開始。如果這種延緩將燕尾的壽命延長并超過所期望的發動機的壽命，那么就會將疲勞裂紋有效地消除。
[0038]雖然通過參考優選實施例對本發明進行了描述，但本領域技術人員會理解可進行各種各樣的變化且本發明中的元件可用等同的元件來替代，而并不背離本發明的范圍。而且，可按照本發明的教導進行許多修改，以適應特別情況或材料，而并不背離本發明的實質范圍。因此，并不意在將本發明限定在以所構思出的實施本發明的最佳方式而公開的特別實施例中，而本發明將包括在所附的權利要求書的范圍內的所有實施例。
【主權項】
1.一種增強燃氣渦輪發動機葉片的表面耐久性的方法，該方法包括步驟: 提供具有翼型部分(12)和燕尾部分(16)的燃氣渦輪發動機葉片，燕尾部分與翼型部分相對； 對燕尾部分(16)利用具有第一預先選定尺寸的第一顆粒進行噴丸處理； 然后利用具有第二預先選定尺寸的第二顆粒對燕尾部分(16)再進行噴丸處理，其中第二預先選定尺寸小于第一預先選定尺寸； 然后在燕尾部分(16)的外表面(44)的一部分上施加銅-鎳-銦抗磨涂層(42)；然后在所施加的銅-鎳-銦抗磨涂層(42 )上施加無鉛干膜潤滑劑(46 )，施加無鉛干膜潤滑劑(46)包括在所施加的銅-鎳-銦抗磨涂層(42)上施加含水無鉛潤滑劑涂層以及固化所述含水無鉛潤滑劑涂層來脫去水分。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述葉片(10)是風扇葉片。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于:所述銅-鎳-銦抗磨涂層(42)具有預先選定的約0.0035英寸至約0.005英寸的厚度范圍。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述燃氣渦輪發動機葉片(10)是壓縮機葉片。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于:所述銅-鎳-銦抗磨涂層(42)具有預先選定的約0.004英寸至約0.007英寸的厚度范圍。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述燃氣渦輪發動機葉片(10)包括選自由鈦和鈦基合金所組成的組的材料。
7.如權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于:所述銅-鎳-銦抗磨涂層(42)包括35%至38%重量的鎳、4.5%至5.5%重量的銦以及合起來可達1%重量的鐵和雜質，其余的是銅。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于:所述無鉛干膜潤滑劑(46)的施加厚度是在0.001英寸至0.003英寸的范圍內。
【專利摘要】本發明公開了一種具有燕尾（ 16 ）的燃氣渦輪發動機葉片（ 10 ），該燕尾（ 16 ）具有有利于耐久性的增強表面。葉片（ 10 ）包括翼型部分（ 12 ）和與翼型部分（ 12 ）相對布置的燕尾部分（ 16 ）。燕尾部分（ 16 ）包括外表面（ 44 ），外表面（ 44 ）的至少一部分具有由多次噴丸處理操作所導致的殘余壓應力。燕尾部分（ 16 ）還包括銅 - 鎳 - 銦抗磨涂層（ 42 ）和潤滑劑涂層（ 46 ），銅 - 鎳 - 銦抗磨涂層（ 42 ）布置在具有殘余壓應力的外表面（ 44 ）上，潤滑劑涂層（ 46 ）布置在銅 - 鎳 - 銦抗磨涂層（ 42 ）上，且潤滑劑涂層（ 46 ）無鉛。
【IPC分類】C22C14-00, F01D5-28, C22C9-06, F01D5-14
【公開號】CN104533535
【申請號】CN201410779870
【發明人】E. 麥坎 M., 樸相榮
【申請人】通用電氣公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2006年10月20日
【公告號】CA2563242A1, CA2563242C, CN1987052A, US7516547, US20070140853