專利名稱：帶有改善的表面光潔度的鈦鋁化物制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有改善的表面光潔度的鈦招化物(titanium aluminide)制品。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪，尤其是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，必須滿足關(guān)于可靠性、重量、功率、經(jīng)濟(jì)性和操作使用壽命的最高要求。在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)中，材料選擇、對(duì)新合適材料的探索、以及對(duì)新制備方法的探索等在符合標(biāo)準(zhǔn)和滿足要求方面起重要作用。用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)或其它燃?xì)鉁u輪的材料包括鈦合金、鎳合金(也稱為超合金)和高強(qiáng)度鋼。鈦合金通常用于壓縮機(jī)部件，鎳合金適用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱部件，而高強(qiáng)度鋼用于例如壓縮機(jī)外殼和渦輪外殼。高負(fù)載或高應(yīng)力燃?xì)鉁u輪構(gòu)件，例如用于壓縮機(jī)的構(gòu)件，通常是鍛造部件。另一方面，用于渦輪的構(gòu)件通常體現(xiàn)為熔模鑄造部件。由于金屬對(duì)諸如氧、氮和碳的元素的高親合力，因而通常難以在常規(guī)熔模模具中熔模鑄造鈦和鈦合金以及類似的活性金屬并實(shí)現(xiàn)良好結(jié)果。在高溫下，鈦及其合金可與模具表面涂層起反應(yīng)。熔融合金與模具之間的任何反應(yīng)都將導(dǎo)致由氣泡引起的成品鑄件的較差表面光潔度。在某些情況下，氣泡影響成品鑄件的化學(xué)性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。一旦通過(guò)鑄造、加工或鍛造而制備出成品構(gòu)件，便通常需要在其可用于最終應(yīng)用之前進(jìn)一步改善表面光潔度。構(gòu)件表面上的微凸體(asperity)和凹坑可降低潤(rùn)輪葉片應(yīng)用中的空氣動(dòng)力學(xué)性能，并且增加在旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)用中的磨損/摩擦。在鈦鋁化物渦輪葉片的情況下，鑄造翼型件可在楔形件、翼型件或護(hù)罩中具有被鑄造/鍛造得尺寸過(guò)大的區(qū)域。為了將這些薄坯區(qū)域加工至最終大小，通常使用機(jī)械加工(例如銑削或磨削)或非機(jī)械加工(例如電化學(xué)加工)。然而，在任一種情況下，工具加工和人工的成本都較高，并且導(dǎo)致制 造延遲。此外，包括鈦鋁化物鑄造制品的合金的有限延展性和對(duì)開(kāi)裂的敏感性可妨礙使用常規(guī)磨削和拋光技術(shù)對(duì)鑄造制品表面光潔度的改善。因此，需要一種用于在航天應(yīng)用中使用的具有改善的表面光潔度的金屬間化合物基制品以及用于制造這種制品的關(guān)聯(lián)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)的一方面是一種用于從含鈦鋁化物合金的制品移除材料的方法。該方法包括:提供含鈦鋁化物合金的制品；使高壓流體經(jīng)過(guò)所述含鈦鋁化物合金的制品的表面；使含鈦鋁化物合金的制品的表面變形；以及從含鈦鋁化物合金的制品移除材料。在一方面，該方法供以從含鈦鋁化物合金的制品的表面移除微凸體和凹坑而不使制品的表面開(kāi)裂或損傷。在一方面，本公開(kāi)是一種根據(jù)以上敘述的方法制成的含鈦鋁化物合金的制品。在另一方面，本公開(kāi)是一種用于從含鈦鋁化物的渦輪葉片的凸形表面移除多余材料的方法，所述方法包括:提供含鈦鋁化物合金的渦輪葉片；使高壓流體經(jīng)過(guò)所述含鈦鋁化物的渦輪葉片的凸形表面；以及從含鈦鋁化物的渦輪葉片的凸形表面移除約0.025mm至約5.0mm的多余材料。
在一個(gè)實(shí)施例中，高壓流體與鈦鋁化物微觀結(jié)構(gòu)接觸。在另一實(shí)施例中，高壓流體從其離開(kāi)的噴嘴的運(yùn)動(dòng)選自由旋轉(zhuǎn)、平移、振蕩或它們的組合組成的組。在一個(gè)示例中，高壓流體以約5英寸每分鐘至約100英寸每分鐘在含鈦鋁化物合金的制品的表面上經(jīng)過(guò)。在一個(gè)示例中，流體包括水、油、乙二醇、醇或它們的組合。在一個(gè)示例中，在流體經(jīng)過(guò)制品的表面之前，在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒懸浮在流體中，并且流體的固體負(fù)荷按質(zhì)量流計(jì)為約10%至40%。在一個(gè)實(shí)施例中，流體與在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒介質(zhì)一起或同時(shí)經(jīng)過(guò)制品的表面。在另一示例中，流體與顆粒介質(zhì)一起或同時(shí)經(jīng)過(guò)制品的表面，其中，流體還包括在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒。在一個(gè)實(shí)施例中，流體在使流體經(jīng)過(guò)制品的表面之前可被加熱至室溫以上。變形步驟可以例如包括使鈦鋁化物合金塑性變形。在一個(gè)實(shí)施例中，在高壓流體經(jīng)過(guò)含鈦鋁化物合金的制品的表面之后，制品的表面在從制品表面垂直進(jìn)入制品中的小于約100微米的深度內(nèi)變形。在相關(guān)實(shí)施例中，該深度小于約10微米。在一個(gè)示例中，鈦鋁化物合金包括Y TiAl基相和a2(Ti3Al)相。通過(guò)實(shí)踐當(dāng)前教導(dǎo)的方法，制品表面的粗糙度可降低至少約50%。在另一實(shí)施例中，通過(guò)實(shí)踐當(dāng)前教導(dǎo)的方法，制品表面的粗糙度降低至少約25%。在一個(gè)實(shí)施例中，含鈦鋁化物合金的制品的表面具有大于約IOORa的初始粗糙度，并且其中，制品表面的粗糙度降低到至少約50Ra。在另一實(shí)施例中，制品表面的粗糙度降低到至少20Ra。在一個(gè)實(shí)施例中，高壓流體包括至少5英寸每分鐘的流體的高線性速度。在一個(gè)實(shí)施例中，高線性速度包括50英寸每分鐘。在另一實(shí)施例中，高線性速度包括至少100英寸每分鐘。在又一實(shí)施例中，高線性速度包括至少1000英寸每分鐘。在一特定實(shí)施例中，高壓流體以約50英寸每分鐘至約1000英寸每分鐘的速度經(jīng)過(guò)含鈦鋁化物的合金的表面。 在一個(gè)實(shí)施例中，含鈦鋁化物合金的制品包括含鈦鋁化物合金的發(fā)動(dòng)機(jī)。在另一實(shí)施例中，含鈦鋁化物合金的制品包括含鈦鋁化物合金的渦輪。在一個(gè)實(shí)施例中，含鈦鋁化物合金的制品包括含鈦鋁化物合金的渦輪葉片。在一個(gè)實(shí)施例中，該制品為在葉片的工作表面的至少一部分上具有小于約20微英寸的平均粗糙度(Ra)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。在一個(gè)示例中，高壓流體還包括氧化鋁、石榴石、二氧化硅、碳化硅、碳化硼、金剛石、碳化鎢以及它們的合成物的顆粒。在一個(gè)示例中，高壓流體與在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒介質(zhì)一起或同時(shí)經(jīng)過(guò)制品的表面。在另一示例中，高壓流體與在從約20微米至約200微米的范圍內(nèi)的顆粒介質(zhì)一起或同時(shí)經(jīng)過(guò)制品的表面。在另一實(shí)施例中，這些顆粒為從約50微米至約150微米。在一個(gè)實(shí)施例中，制品表面的粗糙度降低至少約25%。在另一實(shí)施例中，制品表面的粗糙度降低至少約50%。在一個(gè)實(shí)施例中，表面具有大于約IOORa的初始粗糙度，并且其中，制品表面的粗糙度在處理后降低至約50Ra或更小。在一個(gè)實(shí)施例中，制品表面的粗糙度在處理后降低至20Ra或更小。即，改善包括將制品表面的粗糙度降低至約20Ra或更小。在另一實(shí)施例中，改善包括將制品表面的粗糙度降低大于約50Ra。在一個(gè)實(shí)施例中，在處理后，Ra值降低到約1/3至約1/6倍。在一特定示例中，處理后的制品表面的粗糙度小于約兩微米。在另一實(shí)施例中，處理后的制品表面的粗糙度小于約I微米。穩(wěn)定化步驟在一個(gè)示例中包括將所述含鈦鋁化物合金的制品固定、附連和結(jié)合到結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)。使高壓流體和/或含諸如石榴石的介質(zhì)的小顆粒經(jīng)過(guò)制品的表面可包括使高壓的流體和/或介質(zhì)與鈦鋁化物微觀結(jié)構(gòu)的相相互作用。本公開(kāi)的另一方面是一種用于改變含鈦鋁化物合金的制品的表面的方法，包括:使含鈦鋁化物合金的制品在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定化；使流體以高線性速度經(jīng)過(guò)所述穩(wěn)定化的鈦鋁化物合金制品的表面；以及使鈦鋁化物合金的Y鈦鋁化物基相和a 2 (Ti3Al)相兩者變形，其中，材料從含鈦鋁化物合金的制品的表面被移除，且由此改變制品的表面。在一方面，本公開(kāi)是一種根據(jù)以上敘述的方法制成的含鈦鋁化物合金的制品。在另一方面，本公開(kāi)是一種用于加工含鈦鋁化物合金的制品的表面的方法，所述方法包括:提供含鈦鋁化物合金的制品；使高壓流體經(jīng)過(guò)所述含鈦鋁化物合金的制品的表面；使含鈦鋁化物合金的制品的表面變形；以及從含鈦鋁化物合金的制品的表面移除材料。在另一方面，本公開(kāi)是一種用于從含鈦鋁化物合金的制品移除多余材料的方法，包括:提供含鈦鋁化物合金的制品；使高壓流體經(jīng)過(guò)所述含鈦鋁化物合金的制品的表面；使含鈦鋁化物合金的制品的表面變形；以及從制品移除多余材料，其中，將微凸體和凹坑從含鈦鋁化物合金的制品的表面移除而不使制品的表面開(kāi)裂或損傷。


當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，所提出制品和方法的這些和其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在所有附圖中相似的標(biāo)記表示相似的部件，并且在附圖中:
圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的相對(duì)于翼型件定位的流體射流噴嘴的示意性透視圖。在該示例中，噴嘴定位成使得流體射流與諸如翼型件的制品的凸面?zhèn)认嗷プ饔?，從而從制品的凸面?zhèn)纫瞥嘤嗖牧?。圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在高壓流體射流處理之前和之后的圖1中制品的輪廓的示意性透視圖。圖3示出一圖，該圖示出磨料水射流噴嘴相對(duì)于被加工的葉片表面的配置的一個(gè)示例。圖1至圖3示出用于從鑄造鈦鋁化物葉片的后緣移除0.004 〃的方案。圖4是描繪用于執(zhí)行磨料水射流加工的云圖案的空間-時(shí)間積分的示意圖。圖5示出磨料水射流加工的葉片的圖像,示出了區(qū)域I (原樣(as-received))、區(qū)域2 (使用示例I制備)和區(qū)域3 (使用示例3制備)。圖6示出磨料水射流加工的葉片的圖像，示出了區(qū)域I (原樣)、區(qū)域2(使用示例I制備)和區(qū)域3 (使用示例3制備)的葉片表面和后部。圖7是磨料水射流加工的葉片的圖像，示出了葉片后部區(qū)域I (原樣)、區(qū)域2(使用示例I制備)和區(qū)域3 (使用示例3制備)。在區(qū)域3中可看到對(duì)材料移除的不可接受控制。圖8a和圖Sb示出根據(jù)本公開(kāi)的某些方面用于從含鈦鋁化物合金的制品的表面移除材料并改善該表面的流程圖。
具體實(shí)施方式
本公開(kāi)大體上涉及具有改善的表面光潔度的含鈦和鈦合金的制品、以及用于改善這種制品上的表面光潔度的方法。在一個(gè)示例中，本公開(kāi)涉及具有改善的表面光潔度的、表現(xiàn)出優(yōu)異性質(zhì)的渦輪葉片及其制備方法。常規(guī)的燃?xì)夂驼羝麥u輪葉片設(shè)計(jì)通常具有完全由金屬或復(fù)合物制成的翼型件部分。全金屬葉片，包括昂貴的寬弦中空葉片，在重量上更重，從而導(dǎo)致更低的燃料性能且要求更牢固的葉片附連。在燃?xì)鉁u輪飛行應(yīng)用中，在熱氣體通道中操作的燃?xì)鉁u輪葉片暴露于燃?xì)鉁u輪中的其中一些最高溫度。各種設(shè)計(jì)方案一直努力增加葉片在熱氣體通道中的壽命和性能。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“渦輪葉片”是指蒸汽渦輪葉片和燃?xì)鉁u輪葉片。目前的應(yīng)用公開(kāi)了，諸如渦輪葉片的鈦鋁化物構(gòu)件的表面的高剪切速率局部變形可提供表面光潔度的顯著改善并改善性能。一個(gè)方面是提供帶有改善的表面光潔度的金屬間化合物基制品，例如鈦鋁化物基制品。在一個(gè)實(shí)施例中，鑄造的鈦鋁化物基制品經(jīng)受高剪切速率表面處理，以將表面光潔度改善至小于20微英寸(Ra)的粗糙度。這種新的表面處理改善了表面光潔度且在構(gòu)件的表面中不引入任何額外的損傷或裂縫。在一個(gè)示例中，高速率局部剪切變形作用于從表面到構(gòu)件中小于約100微米的深度內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，高速率局部剪切變形作用于從表面到構(gòu)件中小于約10微米的深度內(nèi)。這種從制品移除余料的方法是新的和有用的，而且不同于為拋光表面所采取的步驟。在一個(gè)示例中，為了從制品表面移除材料，使用了高壓流體，其中流體在制品的表面上經(jīng)過(guò)。在另一示例中，高壓流體與包括大小在從約50微米至400微米的范圍內(nèi)的顆粒的介質(zhì)一起使用，其中，流體和顆?；旌衔镌谥破返谋砻嫔辖?jīng)過(guò)。該方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它不需要高剛性或重型工具來(lái)支撐部件，如為用于銑削的情況。表面粗糙度通常簡(jiǎn)稱為粗糙度，是對(duì)表面紋理的量度。它由實(shí)際表面與它們的計(jì)算平均值的高低偏差來(lái)量化。如果這些偏差較大，則表面粗糙；如果它們較小，則表面平滑。粗糙度通常被視為測(cè)量表面的高頻率、短波長(zhǎng)分量。粗糙度在確定真實(shí)物體將如何與其環(huán)境相互作用方面起重要作用。例如，粗糙表面通常比平滑表面更快地磨損且具有更高的摩擦系數(shù)。

裂紋(flaw)、波紋(waviness)、粗糙度和花紋方向(lay)總體上為構(gòu)成表面紋理的性質(zhì)。裂紋是工件表面的形貌的非故意、意外和不想要的中斷。裂紋通常是孤立的特征，例如毛刺、擦傷和劃痕，以及類似特征。粗糙度是指高頻率(或短波長(zhǎng))的表面紋理中的形貌不規(guī)則性，在最細(xì)分辨率下評(píng)估對(duì)工件表面的評(píng)估。波紋是指在表面紋理中具有比工件表面的粗糙度更長(zhǎng)的波長(zhǎng)或更低的頻率的形貌不規(guī)則性。波紋可能源自例如制造期間機(jī)器或工件的振動(dòng)或撓曲、工具震顫等。術(shù)語(yǔ)拋光導(dǎo)致工件表面粗糙度的降低?；y方向是表面紋理的圖案或表面紋理的分量的主要方向。粗糙度和波紋在特定工件表面上可具有不同圖案和不同花紋方向。本申請(qǐng)的發(fā)明人提供了一種金屬間化合物基制品，例如鈦鋁化物基制品，其表面擁有改善的性質(zhì)，例如降低的粗糙度和提高的機(jī)械完整性。在一方面，所提出技術(shù)包括從含鈦鋁化物合金的制品移除材料。該方法包括:提供含鈦鋁化物合金的制品；使高壓流體在所述含鈦鋁化物合金的制品的表面上經(jīng)過(guò)；使含鈦鋁化物合金的制品的表面變形；以及從含鈦鋁化物合金的制品移除材料。通過(guò)實(shí)踐該方法，微凸體和凹坑從含鈦鋁化物合金的制品的表面被移除，而不使制品的表面開(kāi)裂或損傷。在一個(gè)實(shí)施例中，移除包括移除表面粗糙度和從制品移除多余材料。在一方面，本公開(kāi)是一種根據(jù)以上敘述的方法制成的含鈦鋁化物合金的制品。鈦合金具有高的相對(duì)強(qiáng)度和優(yōu)異的耐腐蝕性，并且已主要用于航天、深?？碧?、化工廠等的領(lǐng)域。鈦合金的一個(gè)示例是鈦鋁化物。鈦鋁化物合金通常包括鈦鋁化物合金的Y鈦鋁化物基相和a 2 (Ti3Al)相。根據(jù)一種技術(shù)的變形步驟包括使鈦鋁化物合金塑性變形；由于鈦鋁化物合金的塑性變形，合金中的相中的至少一個(gè)永久地或不可逆地變形。鈦鋁化物合金的這種變形通過(guò)使高壓流體在制品的表面上經(jīng)過(guò)從而導(dǎo)致流體與鈦鋁化物微觀結(jié)構(gòu)的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。流體以高線性速度在構(gòu)件表面上經(jīng)過(guò)，并且所得高剪切速率產(chǎn)生局部表面變形。在一個(gè)實(shí)施例中，在流體在制品的表面上經(jīng)過(guò)之前，包括諸如氧化鋁或石榴石的顆粒的磨料介質(zhì)懸浮在流體中。帶有或不帶顆粒的混合物的沖擊提供了移除微凸體而不使表面開(kāi)裂或損傷所需的剪切。根據(jù)一個(gè)示例的磨料介質(zhì)選自氧化鋁、石榴石、二氧化硅、碳化硅、碳化硼、金剛石、碳化鎢以及它們的合成物中的至少一個(gè)。磨料介質(zhì)也可以是流體的磨料射流。在某些實(shí)施例中，流體是流體的磨料高壓射流，并且還包括氧化鋁、石榴石、二氧化硅、碳化硅、碳化硼、金剛石、碳化鎢以及它們的合成物中的至少一個(gè)。在一個(gè)示例中，流體包括水。在某些實(shí)施例中，磨料越硬，拋光操作越快且效率越高。磨料介質(zhì)的重復(fù)使用允許更硬但更昂貴的磨料的經(jīng)濟(jì)使用，結(jié)果導(dǎo)致拋光和加工操作的效率的提高，以在需要時(shí)增加拋光速率。例如，氧化鋁或碳化硅可在使用石榴石的拋光操作中被取代。磨料水射流拋光結(jié)合4個(gè)或5個(gè)軸線操縱能力提供了快速、高效且低成本的方式來(lái)修改鑄造構(gòu)件幾何形狀，以符合最終部件大小和所需表面光潔度的精確要求。通過(guò)使離開(kāi)噴嘴的高壓流體在帶有或不帶磨料介質(zhì)的情況下在制品的表面上經(jīng)過(guò)而產(chǎn)生高剪切速率局部表面變形。高壓流體從其離開(kāi)的噴嘴的運(yùn)動(dòng)可以是旋轉(zhuǎn)、平移或振蕩。例如，使用該噴嘴，可實(shí)現(xiàn)超過(guò)50英寸每分鐘的線性速度，并且該速度水平與尺寸在從50微米至400微米的范圍內(nèi)的磨粒結(jié)合可導(dǎo)致材料(包括余料)從金屬間化合物合金制品的表面的大量移除。在一個(gè)示例中， 噴嘴的速度在1Χ10_3和IOX 10_3英寸每分鐘的范圍內(nèi)。在一方面，本公開(kāi)是一種用于從含鈦鋁化物的渦輪葉片的凸形表面移除多余材料的方法，該方法包括:提供含鈦鋁化物合金的渦輪葉片；使高壓流體在含鈦鋁化物的渦輪葉片的凸形表面上經(jīng)過(guò)；以及從含鈦鋁化物的渦輪葉片的凸形表面移除多余材料。根據(jù)一個(gè)示例，通過(guò)在離噴嘴出口規(guī)定距離處的切口(kerf)來(lái)移除0.025mm至5mm的材料。根據(jù)一個(gè)示例，通過(guò)在離噴嘴出口規(guī)定距離處的切口來(lái)移除0.5mm至3mm的材料。在一個(gè)示例中，約Imm至2mm的材料被移除。在一個(gè)示例中，在流體以高壓從其離開(kāi)的噴嘴和諸如渦輪葉片的工件的表面之間的間隙為約0.1cm至約5.0cm0在相關(guān)實(shí)施例中，噴嘴和工件表面之間的距離為約0.1cm、
1.0cm、1.5cm、2cm或2.5cm。該距離可被調(diào)整以適合對(duì)任何給定物件的要求。例如,如果所有其它變量保持不變，則噴嘴口越靠近工件的表面，離開(kāi)噴嘴且與工件表面接觸并相互作用的流體的沖擊就越高。噴嘴越近，切口就越窄一射流被更好地限定，所以更高的精度是可能的，但被呈指數(shù)更高的材料移除速率所抵消。反之，如果噴嘴遠(yuǎn)離工件，則可移除的材料的速率和/或數(shù)量小于若噴嘴與工件的待移除部分的表面保持非?？拷鼤r(shí)。類似地，離開(kāi)噴嘴口的流體接觸工件表面的角度是確定從工件表面移除材料的速率和/或數(shù)量的因素。在一個(gè)示例中，諸如渦輪葉片或另一種含鈦鋁化物合金的制品的工件被固定，并且噴嘴相對(duì)于工件的表面移動(dòng)(參見(jiàn)圖1至圖3)。根據(jù)本文的教導(dǎo)，帶有或不帶磨料介質(zhì)的流體在高壓下從噴嘴排出，并且在含鈦鋁化物合金的制品的表面上經(jīng)過(guò)。壓力在表面上通常為約5000至約10，000磅每平方英寸。在一個(gè)實(shí)施例中，表面上的壓力為約40，000至約80，000磅每平方英寸。在另一實(shí)施例中，噴嘴口處的流體的壓力為約80，000磅每平方英寸至約150，000磅每平方英寸。由制品表面和高壓流體之間的相互作用產(chǎn)生的剪切力產(chǎn)生金屬間化合物材料的局部流動(dòng)而不使表面開(kāi)裂或損傷。該過(guò)程移除微凸體并移除表面中的凹坑。含鈦鋁化物合金的制品或工件包括含鈦鋁化物合金的發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪或渦輪葉片。在一個(gè)示例中，經(jīng)過(guò)步驟可包括兩個(gè)工序或多達(dá)五個(gè)工序。例如，經(jīng)過(guò)步驟包括使不同尺寸的磨料介質(zhì)懸浮在流體中，并且該流體接著在含鈦鋁化物合金的制品的表面上高速經(jīng)過(guò)。構(gòu)成磨料介質(zhì)的顆粒的尺寸是 本公開(kāi)的一方面。例如，經(jīng)過(guò)步驟包括使不同尺寸的顆粒懸浮在流體中，并且然后使懸浮在流體中且在從約140微米至約195微米的范圍內(nèi)的顆粒的第一磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)，然后使懸浮在流體中且在從約115微米至約145微米的范圍內(nèi)的顆粒的第二磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)，并且然后使懸浮在流體中且在從約40微米至約60微米的范圍內(nèi)的顆粒的第三磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)。在一個(gè)示例中，不同尺寸的磨料介質(zhì)順序地懸浮在流體中，并且流體在制品的表面上高速經(jīng)過(guò)，以便在流體經(jīng)過(guò)制品表面的時(shí)段內(nèi)減小尺寸的顆粒與制品的表面接觸。例如，經(jīng)過(guò)步驟包括首先使懸浮在流體中且在從約70微米至約300微米的范圍內(nèi)的顆粒的磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)，然后使懸浮在流體中且在從約20微米至約60微米的范圍內(nèi)的顆粒的磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)。在另一示例中，經(jīng)過(guò)步驟包括首先使懸浮在流體中且在從約140微米至約340微米的范圍內(nèi)的顆粒的磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)，然后使懸浮在流體中且在從約80微米至約140微米的范圍內(nèi)的顆粒的磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)，并且進(jìn)一步然后使懸浮在流體中且在從約20微米至約80微米的范圍內(nèi)的顆粒的磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)。在一特定實(shí)施例中，第三或最后一道磨料介質(zhì)涉及使懸浮在流體中且在從約5微米至約20微米的范圍內(nèi)的顆粒在表面上經(jīng)過(guò)。在一特定實(shí)施例中，最后一道磨料介質(zhì)涉及使懸浮在流體中且在從約10微米至約40微米的范圍內(nèi)的顆粒在表面上經(jīng)過(guò)。在相關(guān)實(shí)施例中，最后一道磨料介質(zhì)可以是在表面上的第二、第三、第四或第五道懸浮的磨料介質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，顆粒的單位反映顆粒的尺寸。在另一實(shí)施例中，顆粒的單位反映顆粒的外部大小，例如寬度或直徑。在某些實(shí)施例中，磨料介質(zhì)可以是在表面上帶有不同尺寸的相同物質(zhì)組成，或者它可以是一種或多種不同的物質(zhì)組成。例如，磨料介質(zhì)為具有不同尺寸的氧化鋁顆粒或者具有不同尺寸的氧化鋁顆粒和石榴石的混合物。考慮到待加工表面的硬度和粗糙度以及要達(dá)到的表面光潔度，根據(jù)一示例性實(shí)施例的磨料的顆粒尺寸應(yīng)當(dāng)為與所需作業(yè)速率一致的最小尺寸。一般而言，磨料的顆?；颉澳チ！背叽缭叫?，可移除的顆粒的塊體越小，并且得到的表面越平滑。磨料通常將具有從低至約50微米到高達(dá)約600微米的顆粒尺寸。更常見(jiàn)地，磨料晶粒尺寸將在從約100至約300微米的范圍內(nèi)。在一個(gè)示例中，流體選自由水、油、乙二醇、乙醇或它們的組合組成的組。在一個(gè)示例中，在流體在制品的表面上經(jīng)過(guò)之前，流體中夾帶有在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒，并且流體的固體負(fù)荷按質(zhì)量流計(jì)為約10%至約40%。在一個(gè)實(shí)施例中，流體的固體負(fù)荷為約5%至約50%。在另一實(shí)施例中，流體的固體負(fù)荷為約15%至約30%。除了構(gòu)成磨料介質(zhì)的顆粒的尺寸之外，顆粒在制品表面上的速度和每個(gè)經(jīng)過(guò)步驟的持續(xù)時(shí)間也是受控的。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)速度使得顆?；ㄙM(fèi)少于I分鐘來(lái)經(jīng)過(guò)一英尺的制品。在另一實(shí)施例中，顆?；ㄙM(fèi)10秒至40秒之間來(lái)經(jīng)過(guò)一央尺的制品。在另一實(shí)施例中，顆?；ㄙM(fèi)I秒至20秒之間來(lái)經(jīng)過(guò)一英尺的制品。在一方面，高壓流體具有高線性速度。這種高線性速度包括50英寸每分鐘，在另一示例中為至少100英寸每分鐘，并且在另一示例中為至少1000英寸每分鐘。這是指當(dāng)切削頭移動(dòng)時(shí)在切削頭的行進(jìn)方向上的射流的線性速度。在某些實(shí)施例中，帶有磨料介質(zhì)的流體在含鈦鋁化物合金的制品的表面上以約50英寸每分鐘至約1000英寸每分鐘的高線性速度經(jīng)過(guò)。在線性速度描述射流自身的速度的情況下，在一個(gè)示例中，該速度為從約200m/s至約1000m/s,并且在另一示例中為從約300m/s至約700m/s。在一個(gè)示例中，帶有磨料介質(zhì)的流體在制品的表面上經(jīng)過(guò)且與鈦鋁化物微觀結(jié)構(gòu)相互作用。用于材料從含鈦鋁化物制品的表面的高剪切速率移除的當(dāng)前教導(dǎo)的方法允許表面的平滑處理和制品表面上的微凸體和凹坑的消除。即，當(dāng)前教導(dǎo)的方法允許從制品移除材料而不在制品表面上產(chǎn)生表面裂縫或其它損傷。根據(jù)本公開(kāi)的教導(dǎo)，通常在10至150微米的深度內(nèi)發(fā)生僅僅含鈦鋁化物合金的局部塑性變形。然而，這與其中含鈦鋁化物合金的至少一個(gè)相塑性變形的技術(shù)形成對(duì)比。在一個(gè)實(shí)施例中，在使流體經(jīng)過(guò)制品的表面之前，流體被加熱至室溫以上。所提出技術(shù)的特征是其中表面變形過(guò)程與表面以下的合金微觀結(jié)構(gòu)中的相相互作用的方式。當(dāng)前教導(dǎo)方法的經(jīng)過(guò)和變形步驟可被順序地重復(fù)，直到實(shí)現(xiàn)材料從制品表面的期望移除或期望的粗糙度值。在一個(gè)示例中，期望諸如渦輪葉片、渦輪靜葉/噴嘴、渦輪增壓器、往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)閥、活塞等的高性能制品的表面具有約20微英寸或更小的粗糙度(Ra)。在一些情況下，經(jīng)過(guò)和變形步驟順序地重復(fù)至少兩次。在一些情況下，經(jīng)過(guò)和變形步驟順序地重復(fù)多次，其中，流體懸浮物包括具有不同尺寸或順序減小的尺寸的磨料介質(zhì)。該過(guò)程進(jìn)行直到獲得期望的表面光潔·度。例如，經(jīng)過(guò)步驟包括使懸浮在流體中且在從約140微米至約195微米的范圍內(nèi)的顆粒的第一磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)，然后使懸浮在流體中且在從約115微米至約145微米的范圍內(nèi)的顆粒的第二磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)，并且然后使懸浮在流體中且在從約40微米至約60微米的范圍內(nèi)的顆粒的第三磨料介質(zhì)在表面上經(jīng)過(guò)。相比當(dāng)前教導(dǎo)的方法，通常，鈦鋁化物構(gòu)件的表面精修(finish)通過(guò)多軸線銑肖IJ、磨削、磨料拋光、翻滾過(guò)程或化學(xué)拋光來(lái)進(jìn)行。相比當(dāng)前教導(dǎo)的方法，機(jī)械方法帶來(lái)表面損傷的風(fēng)險(xiǎn)，而化學(xué)方法是耗時(shí)的。對(duì)于可能始終產(chǎn)生的表面光潔度上的這種常規(guī)處理，存在局限性。由這些批量加工技術(shù)引入的力可引起不期望的應(yīng)力，該應(yīng)力可導(dǎo)致構(gòu)件的表面開(kāi)裂。典型的鈦鋁化物鑄造制品的有限延展性和對(duì)開(kāi)裂的敏感性限制了使用常規(guī)磨削和拋光技術(shù)對(duì)鑄造制品表面光潔度的改善。所提出技術(shù)提供了改善的表面光潔度且大大降低了上述缺點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。本公開(kāi)的另一方面是一種用于改變含鈦鋁化物合金的制品的表面的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括:使含鈦鋁化物合金的制品在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定化；使流體以高線性速度在穩(wěn)定化的鈦鋁化物合金制品的表面上經(jīng)過(guò)；以及使鈦鋁化物合金的Y鈦鋁化物基相和α 2 (Ti3Al)相兩者變形，其中，材料從含鈦鋁化物合金的制品的表面被移除，且由此改變制品的表面。穩(wěn)定化步驟在一個(gè)示例中包括將所述含鈦鋁化物合金的制品固定、附連和結(jié)合到結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)。使包括磨料介質(zhì)的流體在制品的表面上經(jīng)過(guò)，其中，在包括磨料介質(zhì)的流體和鈦鋁化物微觀結(jié)構(gòu)的相之間存在相互作用。在一方面，本公開(kāi)是一種根據(jù)以上敘述的方法制成的含鈦鋁化物合金的制品。在一個(gè)實(shí)施例中，含鈦鋁化物合金的制品包括含鈦鋁化物合金的發(fā)動(dòng)機(jī)、含鈦鋁化物合金的渦輪或者含鈦鋁化物合金的渦輪葉片。在另一方面，本公開(kāi)是一種用于加工含鈦鋁化物合金的制品的表面的方法，該方法包括:提供含鈦鋁化物合金的制品；使高壓流體在含鈦鋁化物合金的制品的表面上經(jīng)過(guò)；使含鈦鋁化物合金的制品的表面變形；以及從含鈦鋁化物合金的制品的表面移除材料。在另一方面，本公開(kāi)是一種用于從含鈦鋁化物合金的制品移除多余材料的方法，包括:提供含鈦鋁化物合金的制品；使高壓流體在含鈦鋁化物合金的制品的表面上經(jīng)過(guò)；使含鈦鋁化物合金的制品的表面變形；以及從制品移除余料，其中，還將微凸體和凹坑從含鈦鋁化物合金的制品的表面移除而不使制品的表面開(kāi)裂或損傷。所提出技術(shù)的另一方面是一種用于降低含鈦鋁化物合金的制品的表面的Ra值的方法，包括:使鈦鋁化物合金在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定化；使流體中懸浮的尺寸順序減小的磨粒在高壓下以高速度在穩(wěn)定化的鈦鋁化物合金的表面上經(jīng)過(guò)；以及使鈦鋁化物合金的TiAl基相和a 2 (Ti3Al)相兩者塑性變形，且由此降低鈦鋁化物合金表面的Ra值。所提出技術(shù)的一個(gè)示例涉及從已通過(guò)鑄造制備的含鈦鋁化物制品的表面移除材料，例如過(guò)量的多余材料(參見(jiàn)例如圖1至圖3)。根椐所用顆粒的類型及其尺寸和狀況，包括包含顆粒的流體在制品上經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，可獲得相比處理之前已降低Ra值的含鈦鋁化物的制品。70微英寸的Ra值對(duì)應(yīng)于大約2微米；并且35微英寸的Ra值對(duì)應(yīng)于大約I微米。通常要求諸如渦輪葉片、渦輪靜葉/噴嘴、渦輪增壓器、往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)閥、活塞等的高性能制品的表面具有約20微英寸或更小的Ra。通過(guò)實(shí)踐當(dāng)前教導(dǎo)的方法，制品表面的粗糙度降低至少約50%。例如，含鈦鋁化物合金的制品的表面具有大于約100微英寸的初始Ra，并且其中，制品表面的Ra在處理后`降低至約50微英寸或更小。在一方面，本公開(kāi)為含鈦鋁化物合金的制品，例如渦輪葉片，并且它具有在其表面的至少一部分上小于約I微米的粗糙度。在一個(gè)示例中，處理后的制品表面的粗糙度為約20微英寸Ra或更小。在另一示例中，處理后的制品表面的粗糙度為約15微英寸Ra或更小。在另一實(shí)施例中，在處理后，Ra值降低至10微英寸或更小。在某些實(shí)施例中，在處理后，Ra值降低到約1/3至約1/6。例如，在處理后，Ra值降低到約1/5。在一個(gè)實(shí)施例中，Ra值從在處理前在鑄件上70-100微英寸的水平改善至在處理后小于20微英寸的水平。根據(jù)所提出技術(shù)的教導(dǎo)，制品表面的粗糙度可降低至少約25%。在一些情況下，制品表面的粗糙度降低至少約50%。在一個(gè)實(shí)施例中，在與處理前的水平進(jìn)行比較時(shí)，制品表面的粗糙度可降低20%至80%。在一個(gè)實(shí)施例中，在與處理前的水平進(jìn)行比較時(shí)，制品表面的粗糙度可降低到約1/2。在一個(gè)實(shí)施例中，在與處理前的水平進(jìn)行比較時(shí)，制品表面的粗糙度可降低到約1/4。在一個(gè)實(shí)施例中，在與處理前的水平進(jìn)行比較時(shí)，制品表面的粗糙度可降低到約1/6。在一個(gè)實(shí)施例中，在與處理前的水平進(jìn)行比較時(shí)，制品表面的粗糙度可降低到約1/8。在一個(gè)實(shí)施例中，在與處理前的水平進(jìn)行比較時(shí)，制品表面的粗糙度可降低到約1/10。在另一實(shí)施例中，在與處理前的水平進(jìn)行比較時(shí)，制品表面的粗糙度可降低到約1/2 至約 1/10。含鈦鋁化物合金的制品的表面可具有大于約100微英寸Ra的初始粗糙度，并且在處理后，制品表面的粗糙度降低至約50微英寸Ra或更小。在另一實(shí)施例中，制品表面的粗糙度降低至約20微英寸Ra或更小。在一個(gè)實(shí)施例中，含鈦鋁化物合金的制品的表面具有約120微英寸Ra的初始粗糙度，并且該粗糙度在處理后降低至約20微英寸Ra。在一個(gè)實(shí)施例中，含鈦鋁化物合金的制品的表面具有約115微英寸Ra的初始粗糙度，并且該粗糙度在處理后降低至約10微英寸Ra。在一個(gè)實(shí)施例中，含鈦鋁化物合金的制品的表面具有110微英寸Ra或更大的初始粗糙度，并且該粗糙度在處理后降低至30微英寸Ra或更小。本實(shí)施例提供了帶有基本無(wú)缺陷的表面的成品。另外，通過(guò)實(shí)踐所提出技術(shù)的教導(dǎo)，獲得的成品(例如，渦輪葉片)具有在制品表面的至少一部分上小于50微英寸且在備選方案中小于10微英寸的粗糙度。一個(gè)方面是一種含鈦鋁化物合金的制品，其在含鈦鋁化物合金的表面的至少一部分上具有小于約一微米的粗糙度。在一個(gè)實(shí)施例中，該制品為鑄造制品。在一個(gè)示例中，該制品為熔模鑄造制品。在另一示例中，該制品通過(guò)熱等靜壓被熱處理或加工。熱等靜壓(HIP)是一種用于減小金屬的孔隙度并增加許多陶瓷材料的密度的制造工藝。這改善了材料的機(jī)械性質(zhì)和可加工性。HIP工藝使構(gòu)件在諸如安全殼容器的高壓環(huán)境中經(jīng)受高溫和等靜氣壓兩者。氬通常用作加壓氣體。使用諸如氬的惰性氣體，使得制品不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。腔室被加熱，導(dǎo)致容器內(nèi)部的壓力增加，從而從所有方向?qū)χ破肥┘訅毫?因此稱為“等靜壓”)。在一個(gè)示例中，在7，350 psi (50.7MPa)和45，000 psi (3IOMPa)之間施加惰性氣體，15，OOOpsi (IOOMPa)為一個(gè)示例。制品可以是發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪。在一個(gè)具體實(shí)施例中，制品為渦輪葉片。在另一實(shí)施例中，含鈦鋁化物合金的制品包括含鈦鋁化物合金的渦輪葉片。在一個(gè)示例中，含鈦鋁化物合金的制品為渦輪葉片，并且渦輪葉片的工作表面的至少一部分具有小于約40微英寸的Ra粗糙度。在另一實(shí)施例中，鈦鋁化物合金制品的表面區(qū)域的大部分為基本上平坦的且具有小于約20微英寸Ra的粗糙度。在一個(gè)具體實(shí)施例中，制品為在葉片的工作表面的至少一部分上具有小于約15微英寸Ra的平均粗糙度的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。常規(guī)的磨料水射流(AWJ)用于以完全切穿工件材料的射流切削金屬。本公開(kāi)應(yīng)用AffJ的修改型式來(lái)產(chǎn)生刮削切削或表面拋光。磨料水射流被設(shè)置為在工件表面上掠過(guò)，用于對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行淺切削或拋光。AWJ方法被設(shè)置成用于修正鑄造余料誤差和對(duì)部件進(jìn)行精修加工，以滿足公差和表面光潔度要求。射流按復(fù)雜的工具路徑順著工件的輪廓相對(duì)于工件移動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)由多軸線CNC驅(qū)動(dòng)器提供。射流空間輪廓匹配加工區(qū)域中的工件輪廓。水射流是一種研磨方法且具有低的切削力。另一優(yōu)點(diǎn)是工具加工成本較低。當(dāng)前教導(dǎo)的方法的另一優(yōu)點(diǎn)是高壓射流以高的移除速率切削和拋光材料，從而導(dǎo)致低的循環(huán)時(shí)間。磨料水射流拋光還可用帶有受控工具路徑的射流進(jìn)行。這是對(duì)常規(guī)加工和表面拋光方法的備選方法。

通常，將期望地采用在制劑中的濃度處于按質(zhì)量流計(jì)從約10%至約30%的水平的磨料。對(duì)制品進(jìn)行加工的速率與磨料的空間濃度有關(guān)，并且最好確保濃度足以實(shí)現(xiàn)在含鈦制品的加工中的最佳效率所需的過(guò)程循環(huán)時(shí)間和生產(chǎn)率。不存在對(duì)磨料濃度的精確下限，但應(yīng)牢記，磨料含量是介質(zhì)的切削能力的主要決定因素，并且當(dāng)含量過(guò)低時(shí)，可能不發(fā)生所需變形。當(dāng)采用低濃度的磨料時(shí)，可以采用用于實(shí)現(xiàn)所需切削能力的其它技術(shù)，例如增加射流壓力和速度。使用高壓流體的表面變形拋光方法產(chǎn)生帶有改善的表面光潔度的構(gòu)件，并且相比常規(guī)的銑削和磨削方法具有若干優(yōu)點(diǎn)。例如，所提出技術(shù)提供了用于在產(chǎn)生最小表面缺陷的同時(shí)提供改善的表面光潔度的快速而簡(jiǎn)單的方法。該方法具有低成本，并且也適合高速自動(dòng)化。關(guān)于磨料水射流切削的典型文獻(xiàn)信息和本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識(shí)表明，射流中的磨料顆粒分布的隨機(jī)性妨礙使用者具有優(yōu)于±0.010 〃的粗切削精度。因此，申請(qǐng)人相信，現(xiàn)有技術(shù)/本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)將AWJ工藝局限于塊體材料的粗切削。通常，磨料水射流切削被用于完全切穿物體，而不是用于表面加工。本發(fā)明描述了一種磨料水射流銑削或加工的新方式，其允許以受控方式移除少量的材料(0.001 〃至0.020 〃)。如本公開(kāi)所描述的表面磨料水射流銑削的典型配置例如在圖1至圖3中示出。相比磨料水射流切削領(lǐng)域的技術(shù)人員的現(xiàn)有實(shí)踐，本公開(kāi)直接使用水射流中的顆粒分布的隨機(jī)性并結(jié)合高質(zhì)量流率來(lái)實(shí)現(xiàn)從帶余料部件的表面移除材料，而不是貫穿厚度的切削。本發(fā)明控制并采用磨料水射流切口。通常在切削過(guò)程中，“切口”被認(rèn)為是導(dǎo)致材料損失的特征(切口被定義為由切削工具在常規(guī)加工中制成的凹槽的寬度)，并且因此是有害的。然而，在本公開(kāi)中，切口被重新定義為在一系列不同的時(shí)間內(nèi)磨料在沖擊待加工表面的射流中的空間分布 的時(shí)間序列積分，如圖4中所描述的。該積分結(jié)果為用于描述切削幾何形狀的概率密度函數(shù)(HF)。切口被控制，使得它可被建設(shè)性地用于以受控方式從部件移除多余材料。切削幾何形狀很像常規(guī)銑刀的側(cè)面，除了停留時(shí)間(其由進(jìn)給速率或射流的平移速率來(lái)控制)直接控制材料移除速率之外。對(duì)射流特性和射流運(yùn)動(dòng)的控制在控制材料移除速率中起作用。示例。通過(guò)參照以下示例，可以更容易理解已經(jīng)總體上描述的技術(shù)，這些示例僅僅是為了說(shuō)明某些方面和實(shí)施例而被包括在內(nèi)，而并不意圖以任何方式限制系統(tǒng)和方法?？梢詫?duì)輪廓或表面計(jì)算粗糙度值。輪廓粗糙度參數(shù)(Ra，Rq,...)更常見(jiàn)。粗糙度參數(shù)中的每一個(gè)使用用于描述表面的公式來(lái)計(jì)算。有許多不同的粗糙度參數(shù)在使用，但兄是目前最常見(jiàn)的。其它常見(jiàn)參數(shù)包括兄、&和平均粗糙度Ra以高度單位來(lái)表示。在皇家(英制)系統(tǒng)中，IRa通常表示一英寸的“百萬(wàn)分之一”。這也被稱為“微英寸”。本文所示的Ra值是指微英寸。振幅參數(shù)基于粗糙輪廓與平均線的高低偏差來(lái)表征表面。表面光度計(jì)是使用觸筆沿部件表面追蹤并確定其平均粗糙度的裝置。表面粗糙度由諸如Ra的單個(gè)數(shù)來(lái)描述。有許多不同的粗糙度參數(shù)在使用，但Ra是最常見(jiàn)的。所有這些參數(shù)將表面輪廓中的所有信息簡(jiǎn)化成單個(gè)數(shù)字。Ra是絕對(duì)值的算術(shù)平均值，并且Rt是所收集的粗糙度數(shù)據(jù)點(diǎn)的范圍。Ra是對(duì)表面光潔度的最常見(jiàn)量度之一。下表提供了對(duì)使用表面粗糙度的典型量度描述的表面粗糙度的比較。
權(quán)利要求
1.一種用于從含鈦鋁化物合金的制品移除材料的方法，包括 提供含鈦鋁化物合金的制品； 使高壓流體經(jīng)過(guò)所述含鈦鋁化物合金的制品的表面； 使所述含鈦鋁化物合金的制品的表面變形；以及 從所述含鈦鋁化物合金的制品移除材料，其中，微凸體和凹坑從所述含鈦鋁化物合金的制品的表面被移除而不使所述制品的表面開(kāi)裂或損傷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述流體與顆粒介質(zhì)一起或同時(shí)經(jīng)過(guò)所述制品的表面，并且其中，所述流體還包括在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，高壓流體從其離開(kāi)的噴嘴的運(yùn)動(dòng)選自由旋轉(zhuǎn)、平移、振蕩或它們的組合組成的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述流體選自由水、油、乙二醇、乙醇或它們的組合組成的組。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述流體經(jīng)過(guò)所述制品的表面之前，在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒懸浮在所述流體中，并且其中，所述流體的固體負(fù)荷按質(zhì)量流計(jì)為約10%至40%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述流體以約2英寸每分鐘至約100英寸每分鐘在所述含鈦鋁化物合金的制品的表面上經(jīng)過(guò)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述流體經(jīng)過(guò)所述含鈦鋁化物合金的制品的表面之后，所述制品的表面在從所述制品的表面垂直進(jìn)入所述制品中的小于約100微米的深度內(nèi)變形。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述鈦鋁化物合金包括Y鈦鋁化物基相和 a 2 (Ti3Al)相。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述含鈦鋁化物合金的制品包括含鈦鋁化物合金的渦輪葉片。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述制品的表面的粗糙度降低至少約50%。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述流體還包括氧化鋁、石榴石、二氧化硅、碳化硅、碳化硼、金剛石、碳化鎢以及它們的合成物的顆粒。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述移除步驟包括將所述制品的表面的粗糙度降低大于約50微英寸Ra。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，處理后的所述制品的表面的粗糙度小于約兩微米。
14.一種用于改變含鈦鋁化物合金的制品的表面的方法，包括 使所述含鈦鋁化物合金的制品在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定化； 使流體以高線性速度經(jīng)過(guò)所述穩(wěn)定化的鈦鋁化物合金制品的表面；以及 使所述鈦鋁化物合金的Y鈦鋁化物基相和a 2 (Ti3Al)相變形，其中，材料從所述含鈦鋁化物合金的制品的表面被移除，且由此改變所述制品的表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述高壓流體與在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒介質(zhì)一起或同時(shí)經(jīng)過(guò)所述制品的表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述流體以約5英寸每分鐘至約1000英寸每分鐘在所述含鈦鋁化物合金的制品的表面上經(jīng)過(guò)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在所述高壓流體經(jīng)過(guò)所述含鈦鋁化物合金的制品的表面之后，所述制品的表面在從所述制品的表面垂直進(jìn)入所述制品中的小于約100微米的深度內(nèi)變形。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述含鈦鋁化物合金的制品包括含鈦鋁化物合金的渦輪葉片。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述制品的表面的粗糙度降低至少約50%。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述高壓流體還包括氧化鋁、石榴石、二氧化硅、碳化硅、碳化硼、金剛石、碳化鎢以及它們的合成物的顆粒。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述流體選自由水、油、乙二醇、乙醇或它們的組合組成的組。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在所述流體經(jīng)過(guò)所述制品的表面之前，在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒懸浮在所述流體中，并且其中，所述流體的固體負(fù)荷按質(zhì)量流計(jì)為約10%至40%。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在處理后，所述Ra值降低到約1/3至約 1/6。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，處理后的所述制品的表面的粗糙度小于約兩微米。
25.一種根據(jù)權(quán)利要求I中所述的方法制成的含鈦鋁化物合金的制品。
26.一種用于加工含鈦鋁化物合金的制品的表面的方法，所述方法包括 提供含鈦鋁化物合金的制品； 使高壓流體經(jīng)過(guò)所述含鈦鋁化物合金的制品的表面； 使所述含鈦鋁化物合金的制品的表面變形；以及 從所述含鈦鋁化物合金的制品的表面移除材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述高壓流體與在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒介質(zhì)一起或同時(shí)經(jīng)過(guò)所述制品的表面。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述流體以約50英寸每分鐘至約1000英寸每分鐘在所述含鈦鋁化物合金的制品的表面上經(jīng)過(guò)。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，在所述高壓流體經(jīng)過(guò)所述含鈦鋁化物合金的制品的表面之后，所述制品的表面在從所述制品的表面垂直進(jìn)入所述制品中的小于約100微米的深度內(nèi)變形。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述含鈦鋁化物合金的制品包括含鈦鋁化物合金的渦輪葉片。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述高壓流體還包括氧化鋁、石榴石、二氧化硅、碳化硅、碳化硼、金剛石、碳化鎢以及它們的合成物的顆粒。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，在所述流體經(jīng)過(guò)所述制品的表面之前，在從約50微米至約400微米的范圍內(nèi)的顆粒懸浮在所述流體中，并且其中，所述流體的固體負(fù)荷為約2000克每升到約5000克每升。
33.一種用于從含鈦鋁化物的渦輪葉片的凸形表面移除多余材料的方法，所述方法包括提供含鈦鋁化物合金的渦輪葉片；使高壓流體經(jīng)過(guò)所述含鈦鋁化物的渦輪葉片的凸形表面；以及從所述含鈦鋁化物的渦輪葉片的凸形表面移除約O. 025mm至約5. Omm的多余材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有改善的表面光潔度的鈦鋁化物制品，提供了具有改善的表面光潔度的含鈦制品和用于例如通過(guò)移除余料而改變含鈦制品的表面的方法。一種示例方法包括使高壓流體以高線性速度經(jīng)過(guò)諸如渦輪葉片的含鈦鋁化物合金的制品的表面；使含鈦鋁化物合金的制品的表面變形；以及從含鈦鋁化物合金的制品的表面移除材料。雖然本發(fā)明的方面可以在制造高性能渦輪葉片中使用，但本文公開(kāi)的方法可應(yīng)用于處理難以獲得改善的表面光潔度的任何含鈦制品。
文檔編號(hào)C22F1/18GK103255420SQ20131004879
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者B.P.布萊, J.S.詹森, 魏斌, 周幼東 申請(qǐng)人:通用電氣公司