鑄造壓縮機用品及其形成方法技術

本發(fā)明專利技術涉及鑄造壓縮機用品及其形成方法。具體而言，提出了經由鑄造形成壓縮機用品的方法，該壓縮機用品例如，鑄造氣翼、定子、葉片、燃氣渦輪機和燃氣渦輪機殼。該方法包括：制備鐵－錳－鋁－硅－碳（Ｆｅ－Ｍｎ－Ａｌ－Ｓｉ－Ｃ）基合金；鑄造該Ｆｅ－Ｍｎ－Ａｌ－Ｓｉ－Ｃ基合金，其中，鑄件具有壓縮機用品的形狀；和執(zhí)行鑄造后的精加工，從而形成該壓縮機用品。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術大體上涉及鑄造壓縮機用品。更具體地，本專利技術涉及鑄造氣翼、定子、葉片、 燃氣渦輪機、燃氣渦輪機殼，等等，和形成該鑄造壓縮機用品的方法。
技術介紹
典型的是，目前用在各種燃氣渦輪機中的壓縮機用品是用普通不銹鋼制造，和有 些時候是用稍微改性的不銹鋼制造，且經由鍛造工藝形成，該鍛造工藝帶有大量后續(xù)工藝 加工，以使用品成為其最終的形狀。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的第一個方面提供了 一種形成壓縮機用品的方法，包括制備 鐵-錳-鋁-硅-碳(Fe-Mn-Al-Si-C)基合金；鑄造該Fe-Mn-Al-Si-C基合金，其中，鑄件 具有壓縮機用品的形狀；并執(zhí)行鑄造后的精加工，從而形成壓縮機用品。本專利技術的第二個方面提供了 一種形成壓縮機用品的方法，包括制備 鐵-錳-鋁-硅-碳(Fe-Mn-Al-Si-C)基合金；鑄造該Fe-Mn-Al-Si-C基合金，其中，鑄件 具有壓縮機用品的形狀，該壓縮機用品從包括氣翼、定子、燃氣渦輪機、葉片和燃氣渦輪機 殼的組中選擇；和執(zhí)行鑄造后的精加工，從而形成壓縮機用品。本專利技術的第三個方面提供了包括由鐵-錳-鋁-硅-碳(Fe-Mn-Al-Si-C)基合金 制造的零部件的壓縮機。附圖說明從下面對本專利技術各個方面的詳細描述中，并結合描述了本專利技術各個實施例的附 圖，本專利技術的這些和其它特征將會更好理解，其中圖1顯示了根據(jù)本專利技術的，形成壓縮機用品的方法的一個實施例的流程圖；和圖2顯示了根據(jù)本專利技術的，壓縮機零部件的一個實施例中的壓縮機葉片。零部件清單Sl 制備鐵-錳-鋁-硅-碳(Fe-Mn-Al-Si-C)基合金S2 鑄造該Fe-Mn-Al-Si-C基合金，其中，鑄件是壓縮機用品S3 執(zhí)行鑄造后的步驟，從而形成該壓縮機用品1 葉片具體實施例方式目前用于壓縮機用品的形成工藝，例如鍛造，采用通過合適地施加壓力來加熱原 材料和使其成形。由于該工藝的性質，通常，后續(xù)工藝涉及大量機械加工，以使用品成為 其最終的形狀。整個過程可能非常昂貴、耗時并對環(huán)境不好。已經發(fā)現(xiàn)，使用鑄造工藝并 采用鐵-錳-鋁-硅-碳(Fe-Mn-Al-Si-C)基合金，可消除或減少機械加工、減少準備時間，并減少該工藝的碳足跡(carbon foot print) 0鑄造的零部件也可以被進行熱等靜壓 (HIPed)，以消除/減少內部孔隙。還發(fā)現(xiàn)，與目前的形成工藝中通常使用的材料相比，使用 該!^-Mn-Al-Si-C基合金有助于在原材料上節(jié)省成本。參見圖1，其中顯示了形成壓縮機用品的方法的一個實施例。該方法包括第一步 Si，制備鐵-錳-鋁-硅-碳(Fe-Mn-Al-Si-C)基合金；第二步S2，鑄造該!^-Mn-Al-Si-C 基合金，其中，鑄件具有壓縮機用品的形狀；和第三步S3，執(zhí)行鑄造后的精加工，從而形成 壓縮機用品。參見方法步驟Si，制備 ^-Μη-Al-Si-C基合金，在本專利技術的一個實施例中，該 Fe-Mn-Al-Si-C基合金包括大約 54. 3% -76. 4% Fe，大約 12% -30% Mn，大約 5% -12% Al, 大約0. 3% -2. 5% Si，和大約0. 3% -1. 2% C。在另一實施例中，該i^-Mn-Al-Si-C基合金 包括大約59. 5% Fe，大約29. 4% Mn，大約8. 8% Al，大約1. 3% Si，和大約C。在另一 實施例中，該i^e-Mn-Al-Si-C基合金另外地包括大約0. 5% -1%鉬(Mo)。該!^-Mn-Al-Si-C基合金可通過在氬氣氛中熔化合金的組分來制備，以減少氧化 并形成熔化的!^e-Mn-Al-Si-C基合金金屬。所述的提供熔化的!^-Mn-Al-Si-C基合金的工 藝在本領域中是眾所周知的，因此，出于簡潔起見，不再進行進一步描述。制備的!^-Mn-Al-Si-C基合金具有類似于具有改良時效硬化特性的球墨鑄鐵的 鑄造特性。該Fe-Mn-Al-Si-C基合金具有低密度(6. 5-7. 2g/cm3)，從600MPa到2000MPa 的拉伸強度(UTQ，和良好的延展性，其在固溶處理時可具有高達70%以上的失效應變，從 10%到70%的伸長率，和從600到IOOOMPa的屈服強度(YS)。該!^-Mn-Al-Si-C基合金的 優(yōu)良流動性和時效硬化能力特性允許其被用來采用接近干凈形狀(near-net shape)鑄造 工藝來生產壓縮機用品。該鑄造工藝的示例將在下文描述。該！^-Mn-Al-Si-C基合金具有兩個主要的基體組分(奧氏體和鐵素體)。這 兩個組分可增加由該i^e-Mn-Al-Si-C基合金形成的壓縮機用品的緩沖性能(dampening capability)。表I將該 ^-Μη-Al-Si-C基合金與通常用在壓縮機用品成形工藝中的其它 合金的性質進行了比較。表 I59.5Fe-29 .4Mn-8.8 Al-1.33Si -IC59.5Fe-29 .4Mn-8.8 Al-1.33Si -IC304 SS 18%-20% Cr,8%-10. 5%Ni410 SS 11.5%-13. 5%Cr1.58%Cr-1.54%Ni-0.192Mo1.18%Cr-1.11% Mo-0.26 %V條件鑄造，固 溶處理鑄造，時 效16小鍛造，退 火回火，熱 或冷力口工鍛造， QTed鍛造， QTed權利要求1.一種形成壓縮機用品的方法，所述方法包括(51)制備鐵-錳-鋁-硅-碳(Fe-Mn-Al-Si-C)基合金；(52)鑄造所述！^-Mn-Al-Si-C基合金，其中，鑄件具有壓縮機用品的形狀；和(53)執(zhí)行鑄造后的精加工，從而形成所述壓縮機用品。2.根據(jù)權利要求1所述的形成壓縮機用品的方法，其特征在于，所述！^-Mn-Al-Si-C基 合金包括大約 3%-76. 4% !^e，大約 12%-30% Mn，大約 5%-12% Al，大約 0. 3%-2. 5% Si，和大約 0. 3% -1. 2% C。3.根據(jù)權利要求2所述的形成壓縮機用品的方法，其特征在于，所述!^-Mn-Al-Si-C基 合金包括大約59. 5% Fe，大約29. 4% Mn，大約8. 8% Al，大約1. 3% Si，和大約C。4.根據(jù)權利要求1所述的形成壓縮機用品的方法，其特征在于，所述！^-Mn-Al-Si-C基 合金另外地包括大約0. 5% -1% Mo。5.根據(jù)權利要求1所述的形成壓縮機用品的方法，其特征在于，所述制備 Fe-Mn-Al-Si-C基合金包括，熔化所述!^-Mn-Al-Si-C基合金組分，以形成熔融金屬的 Fe-Mn-Al-Si-C 基合金。6.根據(jù)權利要求1所述的形成壓縮機用品的方法，其特征在于，所述鑄件具有從包括 氣翼、定子、燃氣渦輪機、葉片(1)和燃氣渦輪機殼的組中選擇的形狀。7.一種形成壓縮機用品的方法，所述方法包括(51)制備鐵-錳-鋁-硅-碳(Fe-Mn-Al-Si-C)基合金；(52)鑄造所述狗-Mn-Al-Si-C基合金，其中，鑄件具有從包括氣翼、定子、燃氣渦輪機、 葉片和燃氣渦輪機殼的組中選擇的形狀；和(53)執(zhí)行鑄造后的精加工，從而形成所述壓縮機用品。8.根據(jù)權利要求7所述的形成壓縮機用品的方法，其特征在于，所述!^-Mn-Al-Si-C基 合金包括大約 本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種形成壓縮機用品的方法，所述方法包括：（Ｓ１）制備鐵－錳－鋁－硅－碳（Ｆｅ－Ｍｎ－Ａｌ－Ｓｉ－Ｃ）基合金；（Ｓ２）鑄造所述Ｆｅ－Ｍｎ－Ａｌ－Ｓｉ－Ｃ基合金，其中，鑄件具有壓縮機用品的形狀；和（Ｓ３）執(zhí)行鑄造后的精加工，從而形成所述壓縮機用品。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：樸埈永，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]