某型航空发动机涡轮叶片服役微观损伤研究

涡轮叶片是航空发动机工作条件最为恶劣的热端部件,其工作性能的优劣决定着整机能否高效、安全、可靠工作。涡轮叶片在服役过程中不可避免地形成各类损伤,由于涡轮叶片制造复杂、造价昂贵,因此对涡轮叶片的服役损伤进行分析和梳理,使涡轮叶片得到安全可靠且充分有效的使用,具有重要的经济价值。利用金相观察、SEM分析和EDS分析等方法对某型航空发动机第一级高压涡轮叶片在服役过程中产生的微观损伤进行分析。结果表明该型航空发动机涡轮叶片的微观损伤以强化相的粗化和筏化为主。以此为基础建立了一套以强化相尺寸为指标的涡轮叶片服役微观损伤表征方法。对服役涡轮叶片开展了硬度测试试验,结果发现随着微观组织的退化,叶片各个部位的维氏硬度出现不同程度的下降。随后,对热暴露预损伤涡轮叶片材料薄壁试样在850℃/810MPa考核条件下开展了低周疲劳试验。结果表明随着微观组织的退化,合金的低周疲劳性能出现了不同程度的下降,说明服役微观损伤降低了涡轮叶片材料的抗疲劳性能。     

军用技术转民用推广目录(续)

正66大尺寸单晶空心叶片制备技术【技术开发单位】中国科学院金属研究所【技术简介】大尺寸单晶空心叶片消除了晶界这一高温薄弱结构,因而具有优异的高温性能,已逐渐成为先进燃气涡轮发动机的首选叶片。但是,国内由于铸造技术水平的限制,对于200 mm以上的燃气涡轮发动机用叶片,仍采用多晶叶片,因而涡轮发     

复杂结构单晶涡轮叶片气膜孔制孔质量控制及改进研究

现代高性能发动机涡轮前温度高,涡轮叶片采用在单晶高温材料基础上设计多腔内冷结构,叶身表面排布呈众多空间分布的气膜孔。气膜孔加工是叶片制造的关键环节,对叶片的冷却效果和工作可靠性有直接影响。本文针对某高压涡轮转子叶片,基于某批次叶片的高周疲劳试验结果,对其进行了打孔质量分析,并对打孔质量的控制和改进方法进行了研究,研究表明通过过程控制可以有效避免孔相交,满足疲劳寿命要求。     

航空发动机涡轮叶片叶尖损伤修复自适应加工技术研究与应用

损伤的涡轮叶片修复对航空发动机的检修及延寿具有重要意义。综述了某镍基铸造高温合金涡轮工作叶片修复技术的研究进展,重点介绍了叶尖部位自适应机械加工的修复方法,深入阐述了试验加工过程与验证结果,并对涡轮叶片修复技术的发展前景进行了展望。     

电厂燃气涡轮用单晶高温合金的进展

由于电厂大型燃气涡轮机市场需求不断扩大，导致了高效低成本大型机组的剧烈竞争。其结果是单晶一类先进高温合金被用于新型机组。根据航空涡轮发动机与电厂燃气涡轮机（UGT）在尺寸、运转环境和负载要求方面的重大差异，讨论了UGT叶片和导向叶片用单晶合金的成分、力学性能和抗氧化与热腐蚀性能。     

叶片气膜孔电加工工艺方法浅述

高压涡轮叶片是航空发动机的关键零件,其气膜孔的加工一直是困扰发动机研制的难题。采用先进的电火花小孔加工方法加工某型发动机高压涡轮叶片的气膜孔,针对加工难点制定有效措施,进行了大量现场试验,与激光加工相比,产品品质和生产效率明显提高,零件合格率达到80.7%,有效降低了研制成本,大大缩短了研制周期。     

M38镍基铸造高温合金

M38合金是一种具有优良的抗热腐蚀性能、较高的高温强度、高温长期时效组织十分稳定的新型镍基铸造高温合金。它能满足环境或燃料恶劣的舰船和工业燃气轮机用高温材料对上述性能的综合要求,作为800～850℃长期使用的涡轮叶片材料。用M38合金制成的一级涡轮叶片按装在国产第一台二万三千千瓦燃气轮机组和某电厂二万三千千瓦发电机组上,经长期使用情况良好。目前正在扩大生产和使用。     

基于飞行数据的高压涡轮叶片蠕变寿命评估

针对民用航空发动机的特点,提出一种基于机载飞行数据的民用航空发动机高压涡轮叶片蠕变寿命评估方法。从机载飞行数据中提取发动机的实际使用载荷谱,通过有限元仿真得到高压涡轮叶片的应力和温度载荷谱,借助寿命评估模型计算一个飞行循环对高压涡轮叶片造成的累计损伤量,进而得到该发动机高压涡轮叶片的蠕变寿命。该方法对民航发动机的寿命预测、避免因高压涡轮叶片提前到寿而影响飞行安全和维修方案的制定具有重要意义。     

定向凝固合金涡轮叶片的低周疲劳寿命研究

对某发动机DZ4定向凝固高温合金涡轮叶片进行了有限元应力分析，应力分析中考虑了发动机实际工作过程中的离心载荷和不均匀温度引起的热负荷。利用应力分析结果和该材料的疲劳特性计算了1次飞行起落过程造成的发动机低循环疲劳损伤和900h飞行的总损伤，根据损伤等效原理，确定了试验规定条件下与900h飞行等效的试验谱以及试验寿命折算为飞行小时寿命的计算公式。     

发动机粉末合金高压涡轮盘断裂的原因

某型发动机在进行300h长试试车过程中,材料为FGH4097粉末高温合金的高压涡轮盘发生断裂,造成发动机烧毁,对涡轮盘掉块断口进行宏观、微观观察以及能谱分析,对故障原因进行了排查并对排查结果进行了模拟试验。结果表明:失效的高压涡轮盘为疲劳断裂,涡轮盘疲劳断裂的原因是其冷却孔边存在的夹杂物以及夹杂物周围的大面积原始颗粒边界(PPB),夹杂物主要为电弧焊的焊渣,PPB是焊渣与合金反应生成的伴生物。