GH4037合金I级涡轮叶片断裂失效分析

某发动机在服役过程中，有7片I级涡轮叶片连续发生断裂或开裂。本文对断裂的叶片进行了断口宏微观观察、化学成分分析、金相组织检查、性能试验以及叶片排气边R检查。结果表明，叶片的断裂性质为高周疲劳断裂。断裂叶片的化学成分和力学性能符合技术条件的要求；叶片的疲劳源区未发现夹杂等冶金缺陷。7片叶片的断裂位置均在距离榫头底部62mm-67mm处，该位置是四阶振动的最大应力点，叶片的断裂与四阶振动有关。     

GH4037合金Ⅰ级涡轮叶片断裂失效分析

某发动机在服役过程中,有7片Ⅰ级涡轮叶片连续发生断裂或开裂.本文对断裂的叶片进行了断口宏微观观察、化学成分分析、金相组织检查、性能试验以及叶片排气边R检查.结果表明,叶片的断裂性质为高周疲劳断裂.断裂叶片的化学成分和力学性能符合技术条件的要求;叶片的疲劳源区未发现夹杂等冶金缺陷.7片叶片的断裂位置均在距离榫头底部62mm～67mm处,该位置是四阶振动的最大应力点,叶片的断裂与四阶振动有关.     

发动机低压涡轮导向叶片裂纹分析

低压涡轮导向叶片是发动机中重要热端部件之一,叶片在高温燃气环境下工作,服役条件十分恶劣。发动机工作结束后,发现低压涡轮导向叶片表面存有裂纹和基体缺失现象。通过外观检查、断口宏微观分析、材质分析、气膜孔检查及热模拟试验等手段,对低压涡轮导向叶片的裂纹性质及萌生原因进行分析研究。结果表明:故障低压涡轮导向叶片的裂纹性质为疲劳裂纹,叶片在工作过程中热障涂层脱落,导致叶片组织超温,使其抗疲劳性能下降并萌生疲劳裂纹。     

发动机涡轮叶片断裂故障分析

发动机在工作过程中突然停车,检查发现低压涡轮转子叶片全部损伤,高压涡轮叶片均齐根折断。通过对高低压涡轮叶片断口特征进行宏观检查分析,确定了首断件及其断裂性质为疲劳断裂;对首断件叶片断口进行显微分析,研究了断裂特征和疲劳扩展情况;断裂的原因为叶片上下缘板总间隙在使用过程中变大,阻尼效果变差,叶片异常振动,离心应力叠加振动应力,致使叶片在工作过程中断裂。     

涡轮冷却器风扇叶片断裂分析

针对飞机环控系统主要制冷部件涡轮冷却器风扇叶片断裂的问题,通过对涡轮冷却器故障件的整体外观检查、分解检查、风扇叶片断口分析、风扇叶轮背面摩擦痕迹分析、风扇端轴承、涡轮端轴承损坏程度、轴的硬度检测及轴强度校核,确定风扇端轴承为首先失效件。在此基础上,以风扇端轴承失效为顶事件,综合运用仿真分析、负载波动试验、硬度检测、轴承超温试验及无润滑失效试验等方法,对风扇端轴承失效原因进行分析,结果表明：轴承弯曲变形导致风扇叶轮刮蹭断裂;轴承变形失效的原因为缺油导致润滑不良,发生干磨,温度异常升高;缺油的主要原因是使用维护方法不当。并根据失效分析结果提出改进措施。     

某航空发动机第三级涡轮叶片失效分析

本文对某型号航空发动机GH4033第三级涡轮叶片榫头裂纹及断裂失效进行了分析,确定了失效模式为两类,第一类为蠕变疲劳裂纹,第二类为起始应力较大的高低周复合疲劳断裂.研究发现GH4033合金屈服强度偏低、晶界强化能力不足是叶片发生蠕变疲劳开裂的主要原因.而叶片的高低周复合疲劳断裂则主要与个别相邻叶片的叶冠间隙偏大引发的高振动弯曲应力及R处加工刀痕引发的应力集中有关.最后提出了预防叶片发生该类失效的措施.     

轴流式压缩机叶片断裂原因分析

通过理化检测、扫描电镜观察和能谱分析等手段来确定转子叶片材质情况。结果表明:断裂叶片的拉伸、冲击、硬度、非金属夹杂物、化学成分均符合GB/T8732-2004的要求,金相组织未见异常;通过断口分析与叶片受力状况的综合分析,说明叶片工作时存在非正常振动,确定了叶片断裂性质为非正常振动下的疲劳失效。     

发动机燃气涡轮叶片断裂分析

某飞机在起飞时尾喷管发生喷火,其燃气涡轮一、二级叶片断裂,在尾喷管及相关机匣内表面存在大量的金属附着物。对断裂的叶片进行断口宏微观观察、金相组织检验。结果表明：燃气涡轮一、二级叶片断口为沿晶脆性断口,高温区组织出现过热,局部过烧,导致叶片断裂的原因是发动机在超温状态下工作。     

I级涡轮叶片线性缺陷分析

发动机在工厂试车考核后分解检查时，发现其中一件I级涡轮叶片表面有线性荧光显示。通过金相、扫描电镜等手段，对失效叶片进行断口形貌观察、组织及成分分析，并与同种材料金相光面、冲击断面的表面氧化形貌进行对比，确定线性缺陷的性质及产生原因。结果表明:线性缺陷是由富含Ti、Mo碳化物的膜状缺陷导致的开裂，起因是在浇铸过程中合金液表面发生翻动或飞溅挂壁时形成氧化物薄膜，在后续时效过程中沿氧化物薄膜析出该膜状碳化物；膜状缺陷开裂后经过长时间高温氧化，在开裂面形成由Ni、Co的氧化物为主的外氧化层和由Cr、Al、Ti的氧化物为主的内氧化层组成的双层复合氧化膜。在生产过程中，可采用过滤网、提高真空度、保持平稳浇注来避免此类缺陷的产生。     

航空发动机涡轮叶片热障涂层失效分析研究

采用扫描电镜及能谱对航空发动机涡轮叶片热障涂层进行失效分析,将叶片划分为9个区域,发现其前缘区域由于涂层的使用温度高、粘结层氧化、尖晶石等大量生长,导致在TGO/陶瓷层界面处产生大量的生长应力,呈TGO/Top coat界面分层失效。后缘区域呈粘结层/基体分层分裂失效,同时所有区域都有CMAS腐蚀。CMAS附着在涂层表面,沿着纵向裂纹等缺陷渗透到涂层内部,引发涂层产生横向分层,并导致涂层腐蚀剥落。     

某燃气轮机压气机Ⅰ级叶片断裂失效分析

对某燃气轮机压气机断裂的马氏体不锈钢ASTM403叶片进行了宏观检查、化学成份分析、硬度测试、断口分析(体视显微镜和扫描电镜分析)、微观金相组织检验分析、扫描电镜和能谱分析,通过以上各项实验的综合分析并结合叶片运行工况特点,得出叶片断裂的主要原因是烟气颗粒对叶身冲蚀形成的点状凹坑缺陷在交变应力的作用下所引起的低周疲劳开裂.     

某发动机高压二级涡轮叶片断裂失效分析

某发动机在试车时高压二级涡轮叶片全部断裂.本文对叶片断口特征、高压二级涡轮外环内壁的损伤情况进行了观察,对叶片的显微组织进行了检查,分析了断裂性质和形成原因.结果表明,高压二级涡轮叶片的断裂为过载断裂,叶片的断裂与材质或加工无关.叶片的断裂是由于叶片与涡轮外环发生了严重摩擦所致.导致叶片与外环发生严重摩擦的原因可能是叶片承受了短时超温,导致叶片发生高温伸长.同时,短时超温导致的叶片高温强度下降对断裂也起到了一定的促进作用.     

K417G低压涡轮转子叶片振动疲劳断裂特征研究

对振动试验开裂的101件发动机低压涡轮转子叶片的裂纹形态、分布、裂纹断口等进行研究。结果表明:所有叶片裂纹均为横向裂纹,其中大部分叶片源区未见缺陷,裂纹位置主要集中在叶根附近进气边前缘或排气边尾缘位置,少数叶片裂纹萌生于疏松,位置随机分布;所有叶片断口均出现3个区域,即源区、沿{111}滑移面扩展的第Ⅰ阶段扩展区和叶片径向垂直的第Ⅱ阶段扩展区;源区主要为单疲劳源,第Ⅰ阶段扩展区发展充分,宏观上可见与叶片径向大致呈45°的反光小平面,微观上断口可见河流花样、滑移台阶和锯齿状断面等特征,第Ⅱ阶段扩展区断面平整,微观上可见间距不足1 μm的细密疲劳条带。     

涡桨发动机涡轮叶片凹坑损伤分析

涡桨发动机在延寿检查时发现第一、二、三级涡轮叶片有凹坑、擦伤痕迹。对损伤较严重的涡轮叶片进行外观检查、金相组织检查、能谱分析,确定涡轮叶片是受到铁基金属物撞击导致的擦伤。经发动机分解检查,其损伤原因是燃烧室机匣支板焊缝残存的焊瘤在发动机工作中掉落,掉落的焊瘤在高速气流的推动作用下击伤叶片。完善燃烧室焊接工艺并细化焊后零件的表面质量检查要求可有效控制此类问题。     

风机叶片断裂原因分析

对风机第11级动叶片进行了痕迹、显微组织和断口宏微观分析.结果表明,叶片的断裂模式为振动疲劳,叶片榫头与榫槽配合不当是萌生疲劳裂纹的主要原因.     

发动机Ⅰ级压气机转子叶片断裂分析

本文分析了某型发动机Ⅰ级压气机转子叶片断裂故障.叶片为低周疲劳断裂.叶片颤振裕度不大,在工作转速范围内产生颤振导致叶片承受较大的动应力是其疲劳断裂的主要原因.叶片表面的腐蚀坑是其疲劳断裂的另一促进因素.通过改用低展弦比的叶片,并增加叶片调频措施,提高了叶片的颤振裕度,避免了Ⅰ级压气机转子叶片的颤振疲劳断裂.     

发动机低压Ⅰ级涡轮叶片榫头断裂分析与预防

发动机低压Ⅰ级涡轮叶片榫头R处根部发生断裂。经宏微观检查、跨棒距测量、榫头应力计算及模拟疲劳试验分析,对叶片断裂性质及原因进行综合分析,结果表明:叶片断裂性质为多源线性疲劳断裂;渗铝工艺中,由于榫头防护不妥,榫头被渗铝层污染,榫头跨棒距超差,降低了叶片抗疲劳性能,最终导致叶片发生疲劳断裂失效。对渗铝层厚度在0.03 mm以内且跨棒距合格的叶片,通过对叶片榫头严格监控,增加跨棒距测量,渗铝层工艺采用严格的防护手段保护,可有效避免类似故障。     

某压气机Ⅰ级转子叶片断裂故障分析

对故障叶片断口特征进行了观察与分析,对叶片的振动特性进行了分析计算,并结合应力测试和疲劳振动试验,对故障叶片的失效原因进行了分析.结果表明,叶片为高周疲劳断裂,叶背表面的机械擦伤是疲劳裂纹萌生的诱发因素,零阶可调叶片的角度不当是叶片振动的主要原因.     

某涡轴发动机Ⅰ级涡轮叶片叶尖涂层剥落失效分析

本文分析了某涡轴发动机Ⅰ级涡轮叶片叶尖涂层剥落的失效原因.宏、微观断口分析发现,涂层剥落断口主要呈烧蚀熔化形貌和瞬断形貌,表明涂层剥落主要由烧蚀引起;金相检查发现叶尖处基体γ'相已经粗化,表明叶片工作时有超温现象.综合分析认为,发动机在大修试车过程中T3温度超温是导致该叶片叶尖涂层剥落的根本原因.     

发动机自由涡轮叶片裂纹分析

发动机在持久试车例行定检孔探时发现自由涡轮叶片上有一条疑似穿透性裂纹,通过对其进行磁流、荧光检测发现,在一叶片尾缘处有一条长度为5~7 mm的裂纹。对发动机进行分解、零件荧光检测发现多片叶片均存在裂纹。采用宏观检查、断口分析、金相剖切等手段,对裂纹叶片开裂性质进行确认,并对自由涡轮叶片的开裂原因进行分析及验证。结果表明,自由涡轮叶片裂纹性质为疲劳开裂。采用有限元软件对自由涡轮叶片进行振动计算及载荷谱复查,结果表明,由于试车载荷谱发生改变,转子与叶片在工作转速范围内形成共振,造成叶身高阶弯曲疲劳裂纹。