CN104755198A - 制造覆盖有耐磨涂层的部件的方法 - Google Patents

制造覆盖有耐磨涂层的部件的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104755198A
CN104755198A CN201380056773.5A CN201380056773A CN104755198A CN 104755198 A CN104755198 A CN 104755198A CN 201380056773 A CN201380056773 A CN 201380056773A CN 104755198 A CN104755198 A CN 104755198A
Authority
CN
China
Prior art keywords
abrasive material
blank
shell
opening
wear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380056773.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104755198B (zh
Inventor
L·费勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SNECMA SAS filed Critical SNECMA SAS
Publication of CN104755198A publication Critical patent/CN104755198A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104755198B publication Critical patent/CN104755198B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/18—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by using pressure rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/18—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by using pressure rollers
    • B22F2003/185—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by using pressure rollers by hot rolling, below sintering temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F01D11/122—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with erodable or abradable material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

一种制造覆盖耐磨涂层(55)的零件的方法，该方法包括如下步骤：提供用于零件的坯料(10)，该坯料(10)具有外壳(20)，该外壳(20)向外通向坯料(10)的表面(15)开口；用粉末状的耐磨材料填充所述外壳(20)；以及将坯料(10)和耐磨材料一起热滚压，从而烧结耐磨材料，并使其粘结到坯料上，以便获得耐磨涂层(55)。

Description

制造覆盖有耐磨涂层的部件的方法
技术领域
本发明涉及制造由耐磨涂层覆盖的零件的方法。
背景技术
许多机器具有多个部分，当这些部分运动时，会与其它的部分发生或是冒着与其它部分摩擦的风险。例如，某些机器包括围绕轴线转动的可移动零件，可移动零件的一部分与另一零件发生摩擦。这适用于涡轮机(无论是陆上的还是航空的，诸如涡轮喷气飞机或涡轮轴发动机)，该涡轮机具有带可移动叶片的转子，该叶片在其转动运动中与包围叶片的定子壳的内表面发生摩擦。
在涡轮机中，通常的做法是在静止部分和可移动部分之间留出空间或间隙，尤其是在壳体和可移动叶片之间留出空间或间隙，以便首先适应零件的几何公差，其次适应各种机理，由此，能使材料热膨胀和随时间发生蠕变。重要的是要使通过该空间的气体或空气泄漏减到最小。这种泄漏使得通过涡轮机压缩的空气流的流量减小，导致可利用的机械功的损失，因此会影响涡轮机的效率，增大其燃油消耗并降低其产生的推力。
为了使这些泄漏减到最小，目前使用的方案是，使可移动叶片尽可能靠近壳体，并用面向叶片的软材料涂层覆盖壳体。该材料是耐磨的，这意味着它具有这样的特性：如果发生接触，可移动叶片的末端会容易地切入到材料内。因此，当叶片与耐磨材料发生摩擦时，叶片实际上未受损坏，且通过随着时间的推移将该空间调整到最小值，能使叶片末端和壳体内表面之间的空间得到优化。
目前，制造了耐磨材料的条带部分，每个条带部分然后粘结到壳体上，以形成完全的耐磨带。如此的方法费时且昂贵。此外，使用粘结剂存在对接受粘结剂的表面进行清洁、清洁后的表面受污染的问题、粘附差等许多限制。最后，在制造耐磨材料的条带部分且同时将其粘结到位置上的过程中产生的机械应力，会在运行期间导致这些条带部分从壳体表面脱开粘结和/或导致开裂及条带在使用期间过早地劣化。
本发明寻求至少部分地改进这些缺陷。
发明内容
本描述提供制造覆盖耐磨涂层的零件的方法，该方法包括如下步骤：
(A)提供用于零件的坯料，该坯料具有外壳，该外壳向外通向坯料表面开口；
(B)用粉末状的耐磨材料填充所述外壳；以及
(C)将坯料和耐磨材料一起热滚压，从而烧结和压实耐磨材料，并使其通过扩散焊接粘结到坯料上，以便获得耐磨涂层。
所提供的坯料有利地是粗加工的，即，坯料在热(锻造、滚压、…)时还没有成型。在热和/或加工时，外壳可能已经成型。
所执行的滚压用来局部地将热压缩施加到耐磨材料。一般地，这是法向地作用到坯料内表面的单向热压缩。该热压缩用来烧结和压实耐磨材料，并通过扩散焊接使它粘结到坯料。有利地，通过滚压施加的热压缩足以烧结和压实耐磨材料，并使它粘结到坯料，该加工方法在滚压步骤之前或之后均没有任何热压缩步骤。
如此的方法能够确保耐磨材料的颗粒很好地压实，且它们很好地粘结在一起。此外，在滚压过程中由于引入了温度和压力，颗粒便很好地粘结到坯料上，且坯料材料之间的焊接接口具有很少孔隙或是没有孔隙。由此降低了耐磨涂层随后脱开粘结的风险。
在滚压过程中，坯料和耐磨材料能尽可能接近于最终零件尺寸地成型。例如，使用直的心轴或呈一定形状的心轴。
此外，由于滚动操作在热的时候发生，所以可发生再结晶机理，由此，降低了耐磨涂层内的应力。同样还降低了涂层开裂、劣化或脱开粘结等的风险。
外壳通过一个或多个开口向外通向坯料的表面。在滚压过程中，压力通过开口作用在耐磨材料上。在某些实施例中，在填充步骤(步骤B)过程中，所述外壳用耐磨材料通过开口填充，且在滚压步骤(步骤C)之前，用护套密封地关闭开口。
在某些实施例中，该方法包括以下步骤：
(D)用护套覆盖开口，外壳通过该开口向外通向坯料表面，护套具有至少一个真空孔和至少一个填充孔；
(E)通过使用所述真空孔，在所述外壳内建立真空，且通过使用所述填充孔，用(粉末状的)耐磨材料填充所述外壳；以及
(F)在滚压(步骤C)之前，以密封方式关闭所述真空孔和所述填充孔。
应该看到，步骤D至F是在上述步骤A之后和上述步骤B之前进行的，并使步骤E与步骤B相关。
在某些实施例中，滚动步骤C包括预热的第一步骤C1以及第二步骤C2，在该第一步骤C1中，坯料被加热到滚动温度T，耐磨材料在该第一步骤过程中至少部分地发生烧结，在第二步骤C2过程中，坯料和耐磨材料在滚动温度T下一起滚压。这些步骤使得耐磨材料被压实。
因此，通过烧结，耐磨材料颗粒通过烧结变得互相凝聚且带有给定的孔隙，这在坯料预热到滚动温度时发生。此后，在合适的滚动操作过程中，由于在热时(即，在滚动温度T时)施加压力，耐磨材料发生变形。因此，外壳中所有空的孔穴填充有耐磨材料，稀释区域(与粉末颗粒之间的扩散焊接有关)增加，烧结和压实之后残余的孔减少，或甚至消失。甚至可触发耐磨材料内再结晶机理，由此，进一步提高耐磨涂层的均匀性。
滚动温度(更一般地说，零件的热机械循环)应被定义为考虑绝热加热的最窄可锻范围和导致所述材料理想微结构的范围的函数。尤其是，对于可锻性来说，最高温度应在成型材料之一的过热或燃烧限值处，而最低温度应在材料之一造成微结构损坏的极限处。举例来说，如果参考材料是钢材，则滚动温度T可以在600℃至1350℃的范围内。对于称作EN X12CrNiMoV12的钢材或称作EN X4NiCoNb38的钢材来说，滚动温度T可以在750℃至1300℃的范围内。对于称作马氏体250EN X2NiCoMo18-8的钢材来说，滚动温度T可以在850℃至1250℃的范围内。如果材料是钛合金的话，则滚动温度T可以在700℃至1150℃的范围内。对于具有受控的α+β结构的称作为TA6V的钛合金，滚动温度T可以在700℃至1050℃的范围内，且有利地是使用约为950℃的温度T。对于具有受控的β结构的称作为TA6V的钛合金来说，滚动温度T可以在1050℃至1150℃的范围内，且约为1100℃的温度T是首选有利地采用。
在某些实施例中，在填充外壳步骤(即，上述的步骤B或E)过程中，耐磨材料沉积为不同种类的多个层。
这能够在不同水平上改变耐磨材料的特性，假定在外壳底部处的要求不同于在耐磨材料与移动零件互相作用的外表面处的要求。
在某些实施例中，在填充外壳步骤(即，上述的步骤B或E)过程中，粉末状的耐磨材料包括基础颗粒和次颗粒，在滚动(步骤C)之后，基础颗粒构成耐磨涂层的基体，以使次颗粒有助于耐磨涂层碎裂。
当与移动零件摩擦时，次颗粒有助于耐磨涂层碎裂，因而用来调整移动零件和涂层之间的间隙。
有利地是，可将有机次颗粒引入到颗粒混合物中。如此的颗粒在滚动操作过程中分解，从而形成填充气体的孔。这些孔有助于涂层碎裂。
在某些实施例中，耐磨材料还包括硬的、诱发磨损的颗粒，其在操作中用来将移动零件抛光到一定程度。
在某些实施例中，外壳具有(朝向外壳内部)凹入的侧面。这用来擒获耐磨涂层，在其中不产生残余应力，或至少在耐磨涂层和基底之间的接口处分布应力，由此限制分开。
在某些实施例中，外壳是由内壁、两个包围底壁的侧壁以及使侧壁朝向槽的中心延伸并定位的外唇形物形成，由此，槽在横截面上具有大致C形状的外廓。如此的外壳用来牢固地擒获住耐磨涂层，尤其是，因为覆盖零件中涂层并将涂层保持住的外唇形物。
自然，也可使用其它形状的外壳，在滚动过程中，即使外壳是复杂的形状，也使压缩力用来填充整个外壳。此外，在滚动过程中，外壳可变形，从而更好地擒获住耐磨涂层。
在某些实施例中，通过将至少两个子部分一起热滚压来形成坯料，该一起滚压子部分的步骤以及一起滚压坯料和耐磨材料的步骤，作为单一操作同时进行。
这能让制造工具执行一个以上的功能，并让单一滚压操作既用于制造坯料又用来沉积耐磨涂层。与传统的制造方法相比，这节约时间和钱。
在某些实施例中，在滚动步骤C之后，对坯料和/或耐磨材料的涂层进行加工，以获得最后的零件。
在某些实施例中，在滚动步骤C之后，整体在零件上施加质量热处理，即，进行热处理以赋予零件使用中所需要的特性。
在某些实施例中，制造的零件是具有径向内表面的涡轮机壳体，该径向内表面的至少一部分被耐磨涂层覆盖。换句话说，所述外壳设置在壳体的径向内表面内。
阅读以下对实施例的详细描述，可很好地理解本发明，且更好地显现其优点。详细描述涉及到附图。
附图说明
附图是概略的且不成比例的，因为附图首要地是寻求说明本发明的原理。
在附图中，功能上相同或类似的元件在不同图中用相同的附图标记表示。
图1是表示零件坯料的剖视图，该坯料包括开口向外通向坯料表面的外壳。
图2示出图1的坯料，其带有就位在其上的护套。
图3示出用呈粉末形式的耐磨材料填充外壳的步骤。
图4示出一起滚动坯料和耐磨材料的步骤。
图5示出加工步骤。
图6是类似于图3的图，其示出用另一耐磨材料填充外壳的步骤。
图7是类似于图3的图，其示出用耐磨材料填充外壳的步骤，其中，上述耐磨材料堆积为多层。
图8是类似于图4的图，其示出滚动的步骤。
具体实施方式
下面参照附图详细描述实施例。这些实施例示出本发明的特征和优点。然而，应该想到本发明不局限于这些实施例。
图1至图5示出制造带有耐磨涂层50的零件1的方法的实施例中的各个步骤。零件1示出在图5中。一部分耐磨涂层50在零件1的表面上形成层55。在本实施例中，层55从零件1的其余部分向外略微凸出。
在本实施例中，零件1是涡轮机壳，例如，涡轮喷气飞机的压缩机外壳。该外壳具有耐磨涂层55，可移动零件60摩擦抵靠该涂层(见图5)。这些可移动零件60是叶片。其上形成有耐磨涂层55的自由表面35是外壳的径向内表面。该自由表面35是大致圆柱形的表面，其定心在涡轮机转子的转动轴线上。
当然，本发明还可适用于涡轮机外壳之外的其它零件。
为了制造零件1，首先为零件提供坯料10。如图1所示，坯料10具有外壳20。外壳20通过开口25向外通向坯料10的表面15。该开口25是连续的。其同样也可以是不连续的，即，它可由多个子开口组成。
在本实施例中，外壳20是沿着垂直于图的剖切平面的方向延伸的槽。外壳20的形状较佳地以能擒获住下述耐磨涂层50的方式进行选择。
有利地，平行于表面15的平面内的外壳20的最大剖面位于离开该表面的非零距离处。因此，在靠近开口25时，外壳20具有至少一个会聚的部分。其结果，填充外壳20(见下面)的耐磨材料25，一旦其呈单块的形式，便被机械地固定在外壳20内。
在本实施例中，外壳20是由底壁21、围绕底壁的两个侧壁22以及延伸侧壁并朝向槽中心凸出的两个外唇形物23形成的槽。因此，在横截面中槽具有大致C形的轮廓。开口25形成在外唇形物23之间。在横截面中，槽的侧表面因由侧壁22形成，因此朝向槽的内部凹入。自然，也可使用其它形状的外壳20。
举例来说，外壳20通过对坯料10进行加工来制成。在加工之前，坯料10可在外壳20将要进行加工的部位处已具有凹口。在坯料10成型时可制成该凹口。
外壳20制成之后，对外壳进行清洗。
此后，外壳20的开口25用护套30覆盖，护套30包括真空孔31和填充孔32。护套30固定到外壳唇形物23边缘上的开口25的全部外缘。举例来说，该固定可通过焊接来实施。护套30的尺寸和焊缝的位置可进行优化以避免任何泄漏。
护套30由足够柔性和易延展的材料制成，材料的厚度足够小以在滚动过程中施加的压力P的作用下可发生变形(见下文)。除了孔31和32之外，护套30以防泄漏的方式关闭开口25。
然后在外壳20内(即，在由外壳20和护套30形成的封闭空间内)建立真空，同时外壳20用粉末状的耐磨材料50填充。耐磨材料50呈可积聚起来的分散颗粒的形式，这使得填充变得可能。
耐磨材料50通过颗粒的积聚而构成。术语“颗粒”用来指小尺寸的元件，尤其是，其呈大致球体颗粒的形式，或呈在一个尺寸上较长的形状(纤维类型的形状)或在两个尺寸上较长的形状(板类型的形状)。所有颗粒或大部分颗粒用可烧结的材料制成，即，当颗粒在高温下被压实时，该材料适于从一个颗粒扩散到邻近的颗粒，从而在颗粒之间形成连接，接着将该材料烧结。在烧结过程中，构成颗粒的材料不一定熔化。在烧结的材料中，可能保持多个孔。如果材料在更高温度下压实，则颗粒会变形，然后，扩散焊接，其结果，孔隙逐渐地消失。
粉末状的耐磨材料50可由基础粉末51构成。它可以是单一粉末或可以是粉末混合物。在滚动之后，基础粉末51构成耐磨涂层55的基体。
在本实施例中，举例来说，耐磨材料50由基于金属粉末的混合物构成，金属粉末诸如基于Ni或Fe的特殊合金的粉末。耐磨材料根据要求的特性进行选择，尤其是热特性。
在图6所示的另一实施例中，除了基础粉末51之外，耐磨材料50还由与基础粉末混合的次颗粒52构成，由此，在运行中便于使耐磨涂层55破碎。这些次颗粒52可以是有机、无机、金属、金属间化合等的颗粒，其与耐磨材料的基础颗粒的化学相互作用很弱。例如，作为次颗粒52，可使用氧化物，尤其是基于碳的氧化物，诸如纯碳粉末、碳纤维或碳化物(SiC、TiC、WC等)；基于硼的颗粒，诸如硼化物或硼酸盐(TiB2、SiB2、莱夫斯相(Laves phases)等)；氮化物；和/或具有挥发点略微低于滚动温度的、由有机树脂组成的微珠。当与零件1互相作用的可移动零件60移动通过时，这些次颗粒52促进耐磨涂层55块的分离。次颗粒52可具有两种活动模式。颗粒52阻止滚动以及在耐磨涂层55的基体中保持固体形式，由此，产生减弱基体结构的不规则性。为此目的，可使用无机、金属或金属间化合的颗粒，例如，氧化物、基于碳的颗粒、基于硼的颗粒和/或氮化物。此外，次颗粒52是中空的和/或可分解的，由此，在滚动过程中释放气体，因而，产生减弱基体结构的孔隙。为此目的，可使用微珠，微珠是金属的和/或由有机树脂制成，其挥发点略微低于滚动温度。举例来说，微珠可以是中空的树脂微珠或中空的金属微珠，真空的或含有气体的，或是其内具有树脂的中空金属微珠。
次颗粒52也可以是“诱发磨损”的，即，它们可针对其抗磨损的特性进行选择。在操作中，如此的颗粒然后用来略微地对移动零件进行抛光。为此目的，可使用无机、金属或是金属间化合的颗粒，例如，氧化物、基于碳的颗粒(例如，碳粉末、碳纤维、碳化物)、基于硼的颗粒(例如，硼化物或硼酸盐)和/或氮化物。
在图7所示的另一实施例中，耐磨材料(粉末状)沉积为多层56、57，这些层是不同种类的层。当两层是由不同材料制成时，或当一层是由材料混合物构成、而另一层是由同样材料但不同配比的混合物构成时，这两层可被称作不同种类。
换句话说，外壳20由层56、57的堆叠体填充，每层具有特殊的组成。每层的组成取决于该层所希望的功能。在图7的实施例中，第一层56、即最靠近外壳20底部21的那层，例如由合金构成，该合金具有适合于扩散焊接的高能力和与基底相接触的大的韧性，以便在与基底接口处能适应最大的应变量。此外，第二层57，即与移动零件60相接触的较大的那层，例如由合金构成，该合金具有高的耐熔成分并具有可能高的次颗粒成分，由此提高表面随时间推移的适应能力和热稳定性。例如，如果铸造材料是被称作EN X12CrNiMoV12的钢材，则沉积基于Fe的粉末的第一层56用来获得粉末颗粒在基底上更好的扩散焊接。该焊接提高耐磨材料的强度。此外，添加基于Ni的粉末的最后一层57对耐磨涂层的表面提供了更大的耐受高温的能力。
自然，也可沉积两层以上。为了连续地沉积不同成分的各层，能采用各种方法。例如，第一种方法是在建立真空之前，随着外壳填充(该填充可用多个填充孔来优化)逐渐地修正沉积颗粒的混合物。第二种方法是通过在两个底层之间沉积中间片(例如，金属片)一个接一个地填充底层，并在建立真空之前通过沉积护套30来完成。第三种方法是在热或冷时通过开口25将耐磨材料50喷溅到外壳20内，从而在焊接护套30和建立真空之前，在连续层中获得机械的结合力。
一旦外壳20完全用耐磨材料50填充，真空孔31和填充孔32关闭，从而以密封方式关闭该外壳20。图3示出了这一步骤。
外壳20的壁和护套30形成的体积被称作初始体积，该初始体积严格地大于外壳20的体积，这里，外壳20的体积是由外壳20的壁和使表面15延伸的平面形成，开口25向外通向所述表面15。
此后，坯料10和耐磨材料50一起滚压，以便进行烧结并压实耐磨材料，从而使耐磨材料粘附在坯料上，以便获得耐磨涂层55。滚动用来将大于大气压的压力P施加到护套30的外表面。护套30因而在应力(在本实施例中，法向作用在表面15上的单向应力)作用下变形。该应力使耐磨材料50在外壳20内经受压缩(耐磨材料50通过外壳20的壁也受到应力)，耐磨材料50还承受温度T，该温度T通常高于150℃，由此烧结发生在耐磨材料50的颗粒之间，使得该材料在外壳20内被压实。图4示出这一步骤。
为了执行热滚压，可使用热环滚动技术之类的技术。热环滚动技术的实例描述在题为“环滚压技术概述.I-机器、工艺和生产线的最近趋势(Recenttrends in machines,processes,and production lines)”bit.Mach.Tool 14Manufact.Vol.32,No.3,1992,pp.379-398的出版物中，其作者为E.Eruc和R.Shivpuri。尤其是，可使用两个对坯料10和耐磨材料50进行压迫的旋转心轴，其中一个心轴循着坯料的表面，其中外壳20的开口25旋转，以通过开口25将压力作用在耐磨材料50上。在图4的实例中，(图4中的垂直轴线的)两个旋转心轴71和72压迫坯料10和涂层50，通过增大其直径来减小坯料10的厚度。其中一个心轴72与表面15和护套30接触，并在其上作用压力P。两个锥体(未图示，在图中各具有水平的轴线)可用来限制坯料10高度的增大，该增大的高度可源于心轴71、72的作用。然后可执行退火热处理。这生产出具有耐磨涂层55的呈回转体形状的圆形零件。
滚压在温度C下热态进行，温度C高于耐磨材料50中所有孔被再吸收时的温度。一般地，该温度T在700℃至1300℃的范围内。耐磨材料50的烧结和压实以及由此耐磨材料50的稠密化在加热的过程中开始，坯料在该加热过程中保持在该温度T并持续一定时间，不施加压力。在滚压步骤过程中合适地终止压实。在滚压过程中，辊子72通过开口25作用在耐磨材料50上的压力P是在滚压温度下专属于耐磨材料的流动应力的函数。耐磨材料的流动压力远小于基底的压力，由此，能使耐磨材料层更好地变形。
在该实例中，滚动之后，很少孔或没有孔留在耐磨涂层55内。因此，耐磨涂层55强度得以增强。
此外，在外壳20内，耐磨材料50的颗粒和外壳20的壁表面之间的粘结提高。因此，降低了耐磨涂层55在其后的运行中脱开粘结的风险。
在滚压之后，耐磨材料50被烧结和压实并占据了一定体积(称作为其最后体积)，该最后体积小于其初始体积，因为在材料颗粒之间已经进行了压实和烧结。
此后，将温度和压力分别降低到环境温度和环境压力。然后加工该组件，以便除去护套30和使零件1达到其最后形状，如图5所示。
在本实施例中，以获得从零件10的剩余的自由表面25略微突出的耐磨涂层55的条带的方式对坯料的表面15(尤其是在其唇形物23处)以及耐磨涂层55的侧边缘进行加工。可移动零件60在运行中摩擦抵靠该耐磨涂层55的条带，直到耐磨涂层55和零件60(用虚线绘出)之间的间隙最优化，如图5所示。
在图8所示的另一实施例中，通过一起滚压至少两个子部分11和12来制造坯料10。
举例来说，对于涡轮机壳体，第一部分11可由钛合金制造，而第二部分12可由钢材或基于镍的合金制造。这两个部分11和12可用抗扩散的中间薄膜13分开。第一部分构成了钛合金制成的承载结构，该第一部分受到第二部分12保护，以免遭受钛火灾的风险。接纳耐磨涂层55的外壳20形成在第二部分12内。
为了制造坯料10，将部分11、12和13一起滚压，且在单一共同的操作中，有利地，将它们一起滚压，同时将部分12和耐磨涂层55一起滚压。
这减少了加工时间，加工设备可用来执行一个以上的功能。
最后，可在零件1上施加质量热处理。
本描述中所述的实施例纯粹是通过非限制性说明给出的，本技术领域内技术人员借助于该描述，可容易地修改这些实施例，或可构思出其它的实施例，同时仍纳入在本发明范围之内。
此外，这些实施例的各种特征可单一地使用，或彼此组合地使用。当它们组合时，这些特征可按照如上所述地或其它方式组合，本发明不局限于以上所述的特定的组合。尤其是，除非另有相反的规定，否则，与一个特殊实施例相关地描述的特征可以类似方式应用于另一实施例。

Claims (11)

1.一种制造覆盖耐磨涂层(55)的零件(1)的方法，该方法包括如下步骤：
(A)提供用于零件的坯料(10)，该坯料具有外壳(20)，该外壳(20)向外通向坯料(10)表面(15)开口；
(B)用粉末状的耐磨材料(50)填充所述外壳(20)；以及
(C)将坯料(10)和耐磨材料(50)一起热滚压，从而烧结耐磨材料，并使其粘结到坯料上，以便获得耐磨涂层(55)。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述外壳(20)通过至少一个开口(25)向外通向坯料(10)的表面(15)，其中，所述外壳(20)通过开口(25)用耐磨材料(50)填充，其中，在滚压步骤(C)之前，用护套(30)密封地关闭所述开口(25)。
3.如权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于：
(D)用护套(30)覆盖所述开口(25)，所述护套(30)具有至少一个真空孔(31)和至少一个填充孔(32)；
(E)通过使用所述真空孔(31)，在所述外壳(20)内建立真空，且通过使用所述填充孔(32)，用耐磨材料(50)填充所述外壳(20)；以及
(F)在滚压步骤(C)之前，以密封方式关闭所述真空孔(31)和所述填充孔(32)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述滚压步骤(C)包括预热的第一步骤(C1)以及第二步骤(C2)，在所述第一步骤(C1)中，坯料(10)被加热到滚压温度(T)，耐磨材料(50)在所述第一步骤的过程中，至少是部分地发生烧结，在第二步骤(C2)过程中，坯料(10)和耐磨材料(50)在滚压温度(T)下一起滚压。
5.如权利要求1至4中任一项所述的制造方法，其特征在于，在填充外壳(20)的步骤(B、E)过程中，所述耐磨材料(50)沉积为不同种类的多个层(56、57)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的制造方法，其特征在于，粉末状的耐磨材料(50)包括基础颗粒(51)和次颗粒(52)，在烧结之后，基础颗粒(51)构成耐磨涂层(55)的基体，使次颗粒(52)与基础颗粒混合在一起，以有助于耐磨涂层(55)碎裂。
7.如权利要求1至6中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述外壳(20)是由底壁(21)、两个包围底壁的侧壁(22)以及使侧壁(22)朝向槽的中心延伸并定位的两个外唇形物(23)形成，由此，槽在横截面上具有大致C形状的外廓。
8.如权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其特征在于，通过一起热滚压至少两个子部分(11、12)来形成坯料(10)，其中，一起滚压子部分的步骤以及一起滚压坯料(10)和耐磨材料(50)的步骤(C)，作为单一操作同时进行。
9.如权利要求1至8中任一项所述的制造方法，其特征在于，在滚压步骤(C)之后，对坯料(10)和/或耐磨材料的涂层(55)进行加工。
10.如权利要求1至9中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述外壳(20)通过至少一个开口(25)向外通向坯料(10)的表面(15)，其中，在滚动步骤(C)过程中，通过开口(25)将压力施加到耐磨材料(50)上。
11.如权利要求1至10中任一项所述的制造方法，其特征在于，所制造的零件是具有径向内表面的涡轮机壳体，该径向内表面的至少一部分被耐磨涂层覆盖。
CN201380056773.5A 2012-10-05 2013-10-01 制造覆盖有耐磨涂层的部件的方法 Active CN104755198B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1259518 2012-10-05
FR1259518A FR2996476B1 (fr) 2012-10-05 2012-10-05 Procede de fabrication d'une piece couverte d'un revetement abradable
PCT/FR2013/052326 WO2014053761A1 (fr) 2012-10-05 2013-10-01 Procede de fabrication d'une piece couverte d'un revetement abradable

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104755198A true CN104755198A (zh) 2015-07-01
CN104755198B CN104755198B (zh) 2018-03-16

Family

ID=47557222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380056773.5A Active CN104755198B (zh) 2012-10-05 2013-10-01 制造覆盖有耐磨涂层的部件的方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9737932B2 (zh)
EP (1) EP2903763B1 (zh)
CN (1) CN104755198B (zh)
BR (1) BR112015007287B1 (zh)
CA (1) CA2886926C (zh)
FR (1) FR2996476B1 (zh)
RU (1) RU2646656C2 (zh)
WO (1) WO2014053761A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2996474B1 (fr) * 2012-10-05 2014-12-12 Snecma Procede pour l'integration de materiau abradable dans un logement par compression isostatique
JP6389013B2 (ja) * 2015-04-23 2018-09-12 ザ・ティムケン・カンパニーＴｈｅ Ｔｉｍｋｅｎ Ｃｏｍｐａｎｙ 軸受の構成要素を形成する方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03202433A (ja) * 1989-12-29 1991-09-04 Furukawa Electric Co Ltd:The 金属―セラミックス複合材料の製造方法
GB2315778A (en) * 1996-08-01 1998-02-11 Smith International Composite constructions with oriented microstructure.
US20040111892A1 (en) * 2001-10-08 2004-06-17 Greene Robert L. Lead-free bearing
CN1896451A (zh) * 2006-06-07 2007-01-17 吉林大学 仿生孕镶金刚石钻头及其制造方法
US20070092394A1 (en) * 2005-10-26 2007-04-26 General Electric Company Supersolvus hot isostatic pressing and ring rolling of hollow powder forms
CN101801567A (zh) * 2007-07-31 2010-08-11 费德罗-莫格尔公司 耐磨无铅合金轴衬及其制造方法
US20120114971A1 (en) * 2007-01-05 2012-05-10 Gerd Andler Wear resistant lead free alloy sliding element method of making

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5663276A (en) * 1993-06-15 1997-09-02 Nippon Petrochemicals Company, Limited Wholly aromatic polyester, composition thereof, and molded article made therefrom
US7575418B2 (en) * 2004-09-30 2009-08-18 General Electric Company Erosion and wear resistant protective structures for turbine components
US7815848B2 (en) * 2006-05-08 2010-10-19 Huntington Alloys Corporation Corrosion resistant alloy and components made therefrom
FR2930590B1 (fr) * 2008-04-23 2013-05-31 Snecma Carter de turbomachine comportant un dispositif empechant une instabilite lors d'un contact entre le carter et le rotor
FR2935623B1 (fr) * 2008-09-05 2011-12-09 Snecma Procede de fabrication d'une piece thermomecanique de revolution circulaire comportant un substrat porteur a base de titane revetu d'acier ou superalliage, carter de compresseur de turbomachine resistant au feu de titane
JP2013503752A (ja) * 2009-09-09 2013-02-04 シーメンス ヴェ メタルス テクノロジーズ エスアーエス 複数のローラを備えたレベリング機械
RU2461448C1 (ru) * 2011-05-27 2012-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбины со столбчатой структурой
RU2461449C1 (ru) * 2011-06-27 2012-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбины с многослойной оболочкой

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03202433A (ja) * 1989-12-29 1991-09-04 Furukawa Electric Co Ltd:The 金属―セラミックス複合材料の製造方法
GB2315778A (en) * 1996-08-01 1998-02-11 Smith International Composite constructions with oriented microstructure.
US20040111892A1 (en) * 2001-10-08 2004-06-17 Greene Robert L. Lead-free bearing
US20070092394A1 (en) * 2005-10-26 2007-04-26 General Electric Company Supersolvus hot isostatic pressing and ring rolling of hollow powder forms
CN1896451A (zh) * 2006-06-07 2007-01-17 吉林大学 仿生孕镶金刚石钻头及其制造方法
US20120114971A1 (en) * 2007-01-05 2012-05-10 Gerd Andler Wear resistant lead free alloy sliding element method of making
CN101801567A (zh) * 2007-07-31 2010-08-11 费德罗-莫格尔公司 耐磨无铅合金轴衬及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2996476A1 (fr) 2014-04-11
FR2996476B1 (fr) 2015-02-13
RU2015116598A (ru) 2016-11-27
RU2646656C2 (ru) 2018-03-06
CA2886926A1 (fr) 2014-04-10
CN104755198B (zh) 2018-03-16
EP2903763A1 (fr) 2015-08-12
EP2903763B1 (fr) 2018-09-26
WO2014053761A1 (fr) 2014-04-10
CA2886926C (fr) 2020-07-14
BR112015007287A2 (pt) 2017-07-04
BR112015007287B1 (pt) 2020-04-07
US20150231699A1 (en) 2015-08-20
US9737932B2 (en) 2017-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10774669B2 (en) Low permeability high pressure compressor abradable seal for bare ni airfoils having continuous metal matrix
EP3093097B1 (en) Near net shape abradable seal manufacturing method
US9120151B2 (en) Methods for manufacturing titanium aluminide components from articles formed by consolidation processes
EP2613015B1 (en) Hybrid blade outer air seal for a gas turbine engine
US9039917B2 (en) Methods for manufacturing components from articles formed by additive-manufacturing processes
US9511436B2 (en) Composite composition for turbine blade tips, related articles, and methods
EP3018296B1 (en) Gas turbine engine assembly with an abradable blade track and corresponding formation method
EP3252277B1 (en) Outer airseal abradable rub strip
EP3502422A1 (en) Compressor abradable seal with improved solid lubricant retention
EP2375002B1 (en) Abradable seal for a gas turbine engine, corresponding gas turbine engine and manufacturing method
EP3255254B1 (en) Outer airseal abradable rub strip
CN105312702A (zh) 用于涡轮动叶的硬焊方法和构件
US9841054B2 (en) Thrust bearing pad having metallic substrate
US20150118060A1 (en) Turbine engine blades, related articles, and methods
US10843271B2 (en) Method for manufacturing a turbine shroud for a turbomachine
US20170100805A1 (en) Repair of worn component surfaces
US20190120075A1 (en) Near net shape abradable seal manufacturing method
CN104755198A (zh) 制造覆盖有耐磨涂层的部件的方法
US7699581B2 (en) Run-in coating for gas turbines and method for producing same
JP2008138242A (ja) 耐摩耗コーティングと該耐磨耗コーティングを有する物品
EP3095551B1 (en) Additive layer repair of a metallic component
JP5781150B2 (ja) 皮膜を有さないクラッシュリリーフを備えた軸受
CN113260731A (zh) 制造芯的方法
CN113853453A (zh) 借助包覆的磨料微粒的焊接方法、包覆的磨料微粒、层***和密封***
CN109882306A (zh) 一种用于缸体内壁的改性结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant