本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)鑄造空心渦輪葉片殘余型芯無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種填充易溶性水凝膠狀物的葉片殘余型芯中子射線檢測方法。

背景技術(shù)：

空心渦輪葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，其特點(diǎn)是形狀復(fù)雜、加工難度大，工作溫度最高、應(yīng)力最復(fù)雜和工作環(huán)境最惡劣。采用先進(jìn)的葉片冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是降低葉片工作溫度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度的有效方法之一，而制造空心渦輪葉片包括制芯、制模、制殼、澆注和脫芯等工序，氧化鋁系列的陶瓷型芯得到了廣泛應(yīng)用，但葉片進(jìn)行脫芯后，經(jīng)常殘留有型芯，殘余型芯將阻礙冷卻通道，降低冷卻效果，并且殘余的陶瓷型芯在高溫下會與單晶葉片發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低葉片的高溫抗蠕變能力，精密鑄造空心渦輪葉片在脫芯后必須進(jìn)行殘余型芯檢測。射線檢測是目前國內(nèi)外普遍使用的檢測方法，但陶瓷型芯材料X射線直接檢測時(shí)存在靈敏度低、容易漏檢的不足，工業(yè)上常用檢測方法主要有灌粉法X射線照相檢測、標(biāo)記法X射線照相檢測、工業(yè)CT方法和中子射線照相法。灌粉檢測技術(shù)是利用金屬粉和殘余型芯之間對X射線吸收差異懸殊從而檢測是否有殘余型芯，具體方法是將與葉片材料密度相同或相近的金屬粉(顆粒大小為50μm-150μm)灌入空心葉片冷卻通道中，冷卻通道中有殘余型芯的部位就填不上粉。1969年美國TRW公司Clyde R.Honeycutt等在US Patent 3624397D:A中提出了灌粉法檢測殘余型芯的思想。2006年西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司李澤等人用實(shí)驗(yàn)證明這種方法可以明顯提高X射線對殘芯的檢測能力。但如果金屬粉填充不致密很容易造成誤檢測，且填入葉片中的金屬粉若不能完全清除則會影響葉片使用性能?；跇?biāo)記法的X射線檢測殘余型芯方法是采用鎢酸鈉溶液浸漬空心渦輪葉片，如葉片中含殘余型芯，鎢酸鈉將進(jìn)入殘余型芯材料中，進(jìn)入型芯內(nèi)部的鎢酸鈉將在隨后的處理程序中被保留下來，當(dāng)用X光檢測葉片時(shí)，由于高原子序數(shù)元素鎢構(gòu)成的鎢酸鈉對X射線的吸收高于型芯材料，在X光的照射下得到清晰顯示。該思想在1992年由Remmers等在US Patent 5242007中提出，但若葉片冷卻通道存在開口缺陷，存在鎢酸鈉不易完全清除的問題，將對葉片使用帶來潛在危險(xiǎn)。工業(yè)CT以三維成像的方法重構(gòu)渦輪葉片的整體結(jié)構(gòu)，可直接應(yīng)用于葉片冷卻通道中殘余型芯的檢測，可以發(fā)現(xiàn)0.2mm-0.5mm厚的殘余型芯，該方法的不足是檢測效率低，檢測成本高，不適合大批量葉片快速檢測。中子射線照相方法是檢測渦輪葉片殘余型芯非常有效的一種檢測方法，美國GE公司的Wilkinson等在1968年US Patent 3617747中提出在型芯材料中混入氧化釓，利用釓對中子射線的強(qiáng)吸收能力，可以得到清晰的殘余型芯圖像，存在的問題有改變了陶瓷型芯制作工藝、中子照射后殘余輻射，氧化釓粉末對人體健康有害等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可在空心渦輪葉片內(nèi)部冷卻通道填充可常溫下使用且易溶于水的水凝膠狀物的方法，與殘余型芯材料相比，這種水凝膠狀物對熱中子射線具有更高的衰減作用，利用熱中子射線強(qiáng)度衰減差異大檢測葉片內(nèi)部是否存在殘余型芯，旨在解決：(1)現(xiàn)有殘余型芯檢測技術(shù)中摻雜氧化釓時(shí)的熱中子照相殘余輻射；(2)由于不需要摻雜氧化釓，不改變陶瓷型芯蠟?zāi)Ｖ谱鞴に?，避免了摻雜氧化釓對葉片性能的影響；(3)氧化釓屬于刺激性物品，氧化釓粉末被吸入人體時(shí)，有職業(yè)性肺塵埃沉著病，對蠟?zāi)Ｖ谱魅藛T健康安全有影響；(4)其它內(nèi)部填充物法使用后存在難以完全清除的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種填充易溶性水凝膠狀物的葉片殘余型芯中子射線檢測方法，包括：

將純凈水加熱至80℃～100℃，取白涼粉粉末若干克，以2.5L水配100g的比例將白涼粉粉末加入熱水中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?，倒入長方體形容器中，葉片完全浸入溶液中，攪拌約2min～5min充分排空空氣；

在室溫情況下靜置，冷卻凝結(jié)1h～2h，當(dāng)溶液完全凝結(jié)呈透明膠狀時(shí)，把包裹有葉片的透明膠狀物取出，用刀具將葉片兩端的透明膠狀物切除，再剝離葉片表面透明膠狀物，用干燥吸水布清理葉片表面殘留透明膠狀物和水跡，空心渦輪葉片的冷卻通道填滿了透明膠狀物，有殘余型芯的部位填充不了透明膠狀物；若有殘余型芯，冷卻通道內(nèi)為透明膠狀物和殘余型芯材料；

對空心渦輪葉片進(jìn)行熱中子射線檢測，若葉片內(nèi)部有殘余型芯，根據(jù)殘余型芯材料、葉片、透明膠狀物對熱中子射線的衰減不同，有殘余型芯的部位在影像上不同于其它正常部位，檢測出空心渦輪葉片冷卻通道是否有殘余型芯。

進(jìn)一步，將純凈水加熱至80℃～100℃前需進(jìn)行，準(zhǔn)備一個(gè)干凈的、高10cm～20cm長方體形容器，將多個(gè)空心渦輪葉片平鋪在長方體形容器中。

進(jìn)一步，熱中子射線檢測結(jié)束后，將葉片置于80℃～100℃水中，對冷卻通道內(nèi)的透明膠狀物溶解10min～20min，取出后用高壓水槍反復(fù)沖洗，最后干燥處理。

本發(fā)明另一目的在于提供一種含有殘余型芯的空心渦輪葉片包括：葉片、冷卻通道、透明膠狀物、殘余型芯；所述冷卻通道連接在葉片上；所述透明膠狀物填充在冷卻通道內(nèi)并且包覆殘余型芯。

進(jìn)一步，所述葉片采用鎳基高溫合金的葉片基體材料制成，殘余型芯為氧化鋁系列材料制成。

本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是：(1)在空心渦輪葉片冷卻通道填充一種固態(tài)水凝膠狀物，填充方法簡單，填充物主要成分為水，且對熱中子射線強(qiáng)度衰減遠(yuǎn)大于陶瓷型芯材料，利用熱中子射線強(qiáng)度衰減差異檢測殘余型芯。(2)能得到清晰地殘余型芯熱中子射線檢測圖像。(3)填充物更易清除，由于這種水凝膠狀物能完全溶解于80℃-100℃熱水中，利用高壓流動(dòng)水反復(fù)清洗葉片冷卻通道后能完全清除填充物。(4)與直接熱中子射線檢測技術(shù)相比，殘余型芯檢測能力提高2-3倍以上。(5)與陶瓷型芯摻雜氧化釓后熱中子射線檢測技術(shù)相比，不需要改變陶瓷型芯蠟?zāi)ぶ谱鞴に嚕瑹o氧化釓粉末摻雜均勻性問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的填充易溶性水凝膠狀物的葉片殘余型芯中子射線檢測方法流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的空心渦輪葉片冷卻通道填充易溶性水凝膠狀物后的示意圖。

圖中：1、葉片；2、冷卻通道；3、葉片基體材料；4、透明膠狀物；5、殘余型芯。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的填充易溶性水凝膠狀物的葉片殘余型芯中子射線檢測方法，所述填充易溶性水凝膠狀物的葉片殘余型芯中子射線檢測方法包括：

S101：準(zhǔn)備一個(gè)干凈的、高10cm～20cm長方體形容器，將多個(gè)空心渦輪葉片平鋪在長方體形容器中。

S102：將純凈水加熱至80℃～100℃，取白涼粉粉末若干克，以2.5L水配100g的比例將白涼粉粉末加入熱水中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?，倒入長方體形容器中，葉片完全浸入溶液中，攪拌約2min～5min充分排空空氣。

S103：在室溫情況下靜置，冷卻凝結(jié)1h～2h，當(dāng)溶液完全凝結(jié)呈透明膠狀時(shí)，把包裹有葉片的透明膠狀物取出，用刀具將葉片兩端的透明膠狀物切除，再剝離葉片表面透明膠狀物，用干燥吸水布清理葉片表面殘留透明膠狀物和水跡，空心渦輪葉片的冷卻通道填滿了透明膠狀物，若有殘余型芯，冷卻通道為透明膠狀物和殘余型芯材料。

S104：對空心渦輪葉片進(jìn)行熱中子射線檢測，如果葉片內(nèi)部有殘余型芯，根據(jù)殘余型芯材料、葉片、透明膠狀物對熱中子射線的衰減不同，有殘余型芯的部位在影像上不同于其它正常部位，檢測出空心渦輪葉片冷卻通道是否有殘余型芯。

S105：熱中子射線檢測結(jié)束后，將葉片置于80℃-100℃水中，對冷卻通道內(nèi)的透明膠狀物溶解10min-20min，取出后用高壓水槍反復(fù)沖洗，最后干燥處理。

如圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施例提供有殘余型芯的空心渦輪葉片，包括：葉片1、冷卻通道2、透明膠狀物4、殘余型芯5；所述冷卻通道連接在葉片上；所述透明膠狀物填充在冷卻通道內(nèi)并且包覆殘余型芯。

進(jìn)一步，所述葉片采用鎳基高溫合金的葉片基體材料3制成。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的填充易溶性水凝膠狀物的葉片殘余型芯中子射線檢測方法包括：

(1)對所有待檢葉片先進(jìn)行X光檢測，排除鑄造缺陷和冷卻通道堵塞情形；

(2)準(zhǔn)備一個(gè)干凈的、深度為10cm-20cm長方體形容器，將多個(gè)空心渦輪葉片清洗后按多行多列排列方式平鋪在容器中，相鄰葉片之間留少許空隙；

(3)將純凈水加熱至80℃-100℃，取白涼粉粉末若干克，以2.5L水配100g的比例將其加入熱水中，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?，倒入長方體形容器中，保證所有葉片能完全浸入溶液中，溶液深度至少為葉片平鋪高度的2倍以上方便攪拌，攪拌約2min-5min充分排空空氣；

(4)在室溫情況下靜置，冷卻凝結(jié)1h-2h，當(dāng)表面泛有光澤，且將長方體形容器傾斜不會有溶液流出時(shí)，則表示凝固過程已經(jīng)完成。取出包裹葉片的透明膠狀物，用刀具將每個(gè)葉片1兩端的透明膠狀物切除，再手動(dòng)剝離葉片表面透明膠狀物，清理過后只有空心渦輪葉片的冷卻通道2填滿了透明膠狀物4；

(5)用干燥吸水布充分清理葉片表面透明膠狀物和水跡，如果冷卻通道殘留有殘余型芯，冷卻通道填充物為透明膠狀物4和殘余型芯5。

(6)對清理后的空心渦輪葉片進(jìn)行熱中子射線檢測，如果葉片內(nèi)部有殘余型芯，由于殘余型芯5主要成份為Al₂O₃，其取平均散射和吸收截面為2200m/s的天然元素的熱中子線衰減系數(shù)為0.0365cm^-1，對熱中子射線的衰減很小，葉片基體材料3(鎳基高溫合金，純鎳取平均散射和吸收截面為2200m/s的天然元素的熱中子線衰減系數(shù)為2.04cm^-1)對熱中子射線的衰減較大，而透明膠狀物4(主要成份為H₂O，質(zhì)量百分比含量高達(dá)96％，其取平均散射和吸收截面為2200m/s的天然元素的熱中子線衰減系數(shù)為2.706cm^-1，密度略小于液態(tài)水)對熱中子射線的衰減最大，熱中子射線照相后有殘余型芯的部位在影像上明顯不同于其它正常部位，呈高對比度顯示，從而可實(shí)現(xiàn)對殘余型芯的檢測。

(7)熱中子射線照相結(jié)束后，將葉片置于80℃-100℃水中，對冷卻通道中透明膠狀物進(jìn)行加熱溶解10min-20min，再使用高壓水槍反復(fù)沖洗冷卻通道，清洗完成后對葉片進(jìn)行干燥處理。

本發(fā)明與其它射線檢測方法相比，操作簡單，填充物易完全清除，殘余型芯熱中子射線檢出率高。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。