压气机叶片腐蚀条件下振动疲劳寿命分析

为了探究压气机叶片结构在腐蚀环境下振动疲劳寿命变化规律,依据实际工况特点,研究预腐蚀对叶片结构振动疲劳行为的影响。以试验结果为基础,建立基于腐蚀影响系数曲线（C-T曲线）的振动疲劳寿命关系式。结果表明:构建的腐蚀影响系数曲线能较准确地描述压气机叶片预腐蚀后疲劳寿命的变化规律,具有良好的适用性;采用幂函数式的腐蚀影响系数曲线计算结果精度相对较高,用其对15个当量日历年限下的压气机叶片进行对数疲劳寿命评估预测,其对数疲劳寿命降低约28%。     

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。     

表面处理对低合金高强度钢腐蚀疲劳性能的影响

本文研究了表面喷丸、表面镀锌以及喷丸十镀锌处理对低合全高强度材料CrMoV钢腐蚀疲劳性能的影响。并且通过断口和全相观察,分析了它们的腐蚀疲劳断裂过程,并对提高腐蚀疲劳性能的原因进行了分析讨论。     

激光冲击强化提高TC4叶片振动疲劳性能

针对典型钛合金TC4进行激光冲击强化(LSP)参数设计,对强化后残余应力分布规律进行测量,应用透射电子显微镜对强化后表层微观组织进行观察,对有无LSP钛合金叶片进行不同应力水平下的振动疲劳对比试验。研究表明,TC4钛合金LSP最佳功率密度为3.5GW/cm2,LSP在材料表层产生高数值的残余压应力场,表面残余应力可达-610MPa,最大值约-650MPa位于距离表面100μm处。LSP在钛合金表层产生纳米晶,纳米晶尺寸在几个至几十纳米。钛合金叶片LSP后疲劳极限由430 MPa提高至560 MPa,升高30%;在560MPa应力水平下,中值疲劳寿命提高为原来的200%以上;LSP在钛合金表层产生的残余压应力场和纳米晶共同作用显著提高了钛合金叶片的抗疲劳性能。     

表面处理对铸铁材质热疲劳性能的影响

针对两种在热循环工况条件下工作的铸铁材质，试验、探索了表面处理（硅、铬共渗、氮化钛ＰＣＶＤ、化学镀镍）对其热疲劳性能的影响。结果表明，这些表面处理能不同程度地改善铸铁的热疲劳性能，其中尤以氮化钛ＰＣＶＤ最有效，化学镀镍次之，硅、铬共渗较差。     

形变孪晶对50CrV4汽车弹簧钢疲劳性能的影响

利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对汽车用50CrV4弹簧钢早期疲劳断裂进行了分析。通过对比不同疲劳寿命弹簧钢试样的显微组织结构，探讨了形变孪晶对50CrV4弹簧钢疲劳性能的影响，并分析了50CrV4弹簧钢疲劳断裂的规律。     

表面再结晶晶粒对涡轮叶片 DZ4 合金疲劳性能的影响

目的 了解表面再结晶晶粒影响涡轮叶片DZ4合金疲劳失效的机制,从而找出提高疲劳寿命的途径.方法 采用我国自主研发的涡轮叶片用定向凝固合金DZ4.对合金表面采用不同压力(0.1、0.3、0.5 MPa)进行喷丸处理,随后进行1220℃的热处理,合金表面塑性变形层发生再结晶形成再结晶晶粒.通过扫描电子显微镜等对不同条件下获得的再结晶微观组织进行观察分析.对于含表面再结晶层的DZ4试样和原始DZ4试样分别开展低周疲劳测试,以获得其循环变形行为和低周疲劳寿命.结果 在较低的喷丸压力下(如0.1 MPa),表层再结晶组织以离散的再结晶晶粒出现.在较高喷丸压力下(0.3 MPa和0.5 MPa),获得了完全的表面再结晶层,而且随喷丸压力的增大,再结晶层厚度增加.疲劳试验结果 显示,在较低喷丸压力(0.1 MPa)下获得的再结晶试样,其疲劳寿命比原始DZ4合金的明显降低;在0.5 MPa下获得的含再结晶层的DZ4试样,具有比原始DZ4合金更高的疲劳寿命.结论 定向凝固合金DZ4表面的再结晶层并不一定会降低其疲劳寿命.在较低喷丸压力(如0.1 MPa)及退火条件下形成的离散状再结晶晶粒对疲劳性能有害,疲劳寿命降低明显.在较高喷丸压力(如0.5 MPa)和退火条件下形成的致密细晶再结晶层,可提高DZ4合金的低周疲劳性能.晶体塑性模型有助于理解和预测再结晶层对疲劳性能的影响.     

低压三级工作叶片振动疲劳试验裂纹失效分析

为了解决航空发动机低压三级工作叶片振动疲劳失效问题,从叶片材质、机加工工艺和叶片结构尺寸等角度,对叶片振动疲劳考核不合格原因进行分析.结果 表明,低压三级工作叶片裂纹性质为高周疲劳,符合振动疲劳试验情况下的破坏模式.通过对叶片材质、机加工工艺的分析表明,材质、机加工工艺不是造成构件振动疲劳强度低的主要原因.改善叶片截面...     

电磁冲击对TC11钛合金叶片疲劳性能的影响

本文研究了电磁冲击作用对TC11钛合金叶片振动疲劳极限的影响,对电磁冲击前后钛合金叶片进行了残余应力测试和显微硬度测试,利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对叶片材料显微组织进行了表征,并结合有限元分析,探讨了电磁冲击对TC11钛合金叶片疲劳性能影响机理。结果表明,当电流密度为270 A/mm²时,经电磁冲击处理后叶片振动疲劳极限提升幅度约为36.6%,同时叶片失效裂纹深度及位置发生改变。电磁冲击处理过程中叶片整体温升极小,电极与试样接触处最大瞬时温度仅约60℃。叶片显微组织未见明显变化,叶片表层残余压应力及叶片内部平均显微硬度随电流密度的增大而增大,叶片内部显微硬度分布发生改变。分析认为,电磁脉冲能量能够对叶片材料产生微振动效应,调整叶片整体残余应力分布,修复微观损伤缺陷,达到提升叶片疲劳性能的目的。     

表面处理对40Cr钢腐蚀疲劳寿命的影响

采用旋转弯曲疲劳试验机和电极电位测量装置研究了40Cr钢经表面处理后(离子氮化、化学镀镍、喷铝和电镀锌铁合金)在3%NaCl溶液中的腐蚀疲劳行为,并且监测了腐蚀疲劳过程中这4种表面处理后材料的腐蚀电位。结果表明,4种表面处理均能改善40Cr钢的腐蚀疲劳性能,且金属材料在腐蚀疲劳过程中腐蚀电位的变化,在一定程度上反映了腐蚀疲劳断裂过程的重要阶段,揭示了腐蚀疲劳过程的电化学行为。     

航空发动机整体叶环叶片裂纹分析

经锻造热处理和热等静压工艺处理后的整体叶环叶片在振动疲劳试验中出现裂纹,通过宏观检查、断口宏微观分析、材质分析、力学性能试验和有限元应力模拟等手段,对叶片的裂纹性质和萌生原因进行分析与研究,并提出改进建议。结果表明：整体叶环叶片裂纹性质为高周疲劳,疲劳裂纹起源于叶片叶背侧表面最大应力区;整体叶环叶片在热等静压工艺处理后存在平直晶界连续α膜,抗疲劳性能明显降低,导致疲劳裂纹过早萌生。     

振动疲劳对压电悬臂板电激励响应的影响

针对压电智能结构的动力学设计,研究振动疲劳对双晶压电悬臂板电激励响应的影响。在电压激励下,测试压电悬臂板的自由端位移、致动层根部应变和传感层发电电压随振动循环次数的变化,分析激励电压幅值和电压波形对位移、应变及发电电压的影响,讨论位移响应、应变响应和发电电压响应随振动疲劳的变化情况。结果表明:在45~50 V的激励电压下,激励电压幅值越大,压电悬臂板的电致响应幅值下降越多,疲劳损伤速率越快;正弦波电压激励相较于三角波电压激励更容易导致振动疲劳;由于振动疲劳损伤的非线性,压电悬臂板疲劳损伤前后的位移?应变曲线斜率不再一致,而且疲劳损伤后共振时压电悬臂板根部应变降低。试验结果可为压电智能结构的动力学设计提供数据支撑。     

表面完整性对马氏体不锈钢疲劳性能的影响

研究了马氏体不锈钢表面喷丸强化后表面粗糙度,表面形貌,表面残余应力和表面层残余压应力场等表面完整性的变化及其对疲劳性能的影响,结果表明：马氏体不锈钢对表面粗糙度比较敏感,经喷丸强化后产生的残余压应力有利于提高疲劳寿命,且采用低喷丸强度时对疲劳性能更加有利。     

硬质合金刀片清洗及表面腐蚀的研究

研究了硬质合金刀片清洗过程中的各个工艺参数,分析影响合金腐蚀的主要因素。采用SEM、EDS技术对刀片进行了组织结构和成分的分析。研究表明:碱性清洗液对合金表面的腐蚀最弱,提高清洗液的温度,酸性条件下腐蚀程度变化明显,硬质合金里各种立方碳化物的加入,能够提高合金表面的耐腐蚀性,表面钴含量(文中含量均为质量分数)不同的合金表面腐蚀程度无显著变化,随着清洗液浸泡时间的延长,腐蚀程度逐渐加强。     

汽轮机叶片断裂失效分析

对汽轮机断裂叶片进行了金相组织观察、断口扫描及能谱分析。结果表明该汽轮机叶片的断裂是由于叶片边缘与加热器接触,导致局部组织严重过热,从而使该处强度降低,萌生裂纹源,在交变应力作用下裂纹进一步扩展最终导致疲劳断裂。     

Influence of Surface Roughness on Rolling Contact Fatigue Behavior of Fe-Cr Alloy Coatings

Fe-Cr coating was prepared by plasma-spraying process. As-sprayed coatings were machined by grinding, lapping, or polishing processes as appropriate to get different surface roughnesses. Rolling contact fatigue (RCF) experiments were conducted using a ball-on-disk setup. RCF lifetime of the coating was calculated. The worn morphologies of the coating were observed. Results show that surface roughness obviously influences RCF behavior of the coating. The smooth coatings showed longer RCF lifetimes, and always failed by delamination. The rough coatings always failed by abrasion or spalling. The failure of smooth coatings was driven by the orthogonal shear stress and radial stress, whereas the failure of rough coatings was driven by the asperity contact.     

基于关联规则的汽轮机叶片振动研究

研究了汽轮机叶片振动测试的数据采集方法,采用光栅光纤及电阻应变片分别测量手段进行叶片振动实验。模拟汽轮机运行状态进行了转子运行实验,提出了实验方案,通过实验测试采集了振动信号数据集。应用Apriori算法对数据集进行分析,使用WEKA平台进行数据处理,定位了转子在这一状态下的易损部位,并发现了与叶片振动相关的关联规则。研究表明,应用Apriori算法可有效发现汽轮机叶片振动问题,将其应用于更多工况下汽轮机运行振动优化具有一定指导作用。     

表面加工对30CrMnSiNi2A钢疲劳性能的影响

对 30CrMnSiNi2A钢采用粗磨削、精磨削、振动光饰、振动强化和喷丸强化等不同的表面加工方式获得了不同的表面状态 ,研究了不同表面加工条件下的表面粗糙度、表面残余应力对其疲劳性能的影响。结果表明 ,30CrMnSiNi2A钢的疲劳性能对表面状态敏感 ,其中喷丸强化可使疲劳寿命在相同的应力 (90 0MPa)条件下由粗磨削的 3 16× 10 3循环周次提高到 3 31× 10 5循环周次     

The Influence of Crystal Orientation on Vibration Characteristics of DD6 Nickel-Base Single Crystal superalloy Turbine Blade

Modeling of a nickel-base single crystal superalloy turbine blade which accounts for material orthotropy is carried out to investigate the influence of axial direction and randomness crystallographic orientation on the dynamic natural frequency. In this paper, the natural frequency of the blade is calculated by the finite element method based on the commercial software ABAQUS. The results show that the deviation of the axial directions has a significant effect on the lower frequency as well as on the higher frequency, while the randomness in crystallographic orientations has a great impact only on higher order frequency. It is necessary to take the crystal orientation into account as an optimized factor and the variation of the vibration characteristics can be predicted.     

叶身曲面的等距面光顺方法

求取等距面是曲面交线清根加工中的重要环节。本文针对转子叶片类零件的特点,给出了一种具有较好光顺性的叶身曲面等距面的生成方法。消除了生成等距面时可能出现的折叠情形;给出了一种直观的曲面光顺进程控制方式,有效地处理了等距面的光顺问题。