发动机Ⅰ级涡轮叶片裂纹分析

发动机在进行试车时发现Ⅰ级涡轮叶片在进气边出现裂纹.涡轮叶片材质为K465铸造高温合金,截至裂纹发现时,发动机累计工作时间为145 h.通过外观观察、断口观察、金相检查和温度热模拟试验等手段,分析了叶片裂纹的性质和原因.结果表明:Ⅰ级涡轮叶片裂纹性质为疲劳裂纹;叶片出现裂纹的原因是榫头型芯未脱除干净,榫头冷却通道堵塞,叶片超温造成组织和性能弱化,导致叶片在高温区萌生裂纹,提前失效;根据热模拟试验结果可以判断,叶片裂纹处承受温度在1 260 ℃以上.     

高压涡轮导向叶片裂纹定性分析

对国内某型飞机发动机在试车及飞行后,在高压涡轮导向叶片局部出现的裂纹进行了系统的研究和分析,通过对裂纹宏观形貌、裂纹的断口形貌和叶片金相组织状态的分析对比,对叶片裂纹性质进行了确认,该叶片气膜孔边缘裂纹为热疲劳裂纹,早期疲劳开裂与尖锐的气膜孔孔口边缘有关。     

涡桨发动机涡轮导向器内环失效分析

分析了一起涡轮螺旋桨发动机涡轮导向器内环多处裂纹故障。通过对裂纹断口进行的宏、微观观察,组织和硬度检查,能谱的半定量分析和综合分析,结果显示,导向器内环裂纹性质为热机械疲劳(TMF),疲劳裂纹起源于叶型槽孔角处。叶型槽孔角加工质量不佳,存在应力集中,是造成内环疲劳裂纹的主要原因;大修时叶型槽局部补焊降低了材料的热疲劳抗力,对裂纹的萌生和扩展也有影响。     

铸造高温合金涡轮叶片热冲击疲劳行为研究

为了研究不同材料涡轮叶片热冲击疲劳性能,采用感应加热热冲击试验装置对三种铸造高温合金涡轮叶片进行了试验研究。利用光学相机、视频显微镜和扫描电子显微镜对叶片表面裂纹形貌、叶片横截面和断口形貌进行观察。结果表明：单晶涡轮叶片热冲击疲劳寿命长于定向晶涡轮叶片热冲击疲劳寿命。定向晶涡轮叶片中添加Re元素延长了热冲击疲劳寿命。热冲击疲劳导致裂纹萌生于叶片中截面考核区并沿叶高方向扩展。裂纹的扩展方式与叶片合金成分及铸造工艺有关。     

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。     

TC11钛合金转子叶片断裂分析

某型发动机在使用过程中一片钛合金转子叶片在叶根部发生断裂故障.针对该故障叶片,开展了外观形貌观察、断口宏微观观察、金相组织检查、化学成分及硬度检测等研究工作,结合发动机工作特点,确定了叶片断裂性质和原因.结果表明:压气机转子叶片断裂性质为高周疲劳断裂,疲劳裂纹的形成与叶片局部应力状态有关,而微动磨损促进了疲劳裂纹的萌生.     

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。     

轴流压气机双排整流器叶片裂纹原因分析

某发动机外场试车后分解,经荧光检查发现其轴流压气机双排整流器叶片进气边叶根R位置存在裂纹。对开裂叶片进行外观检查、断口观察、金相检测、硬度测试,并对叶片工作状态进行分析,探讨裂纹成因。结果表明:叶片裂纹性质为疲劳裂纹,发动机工作时叶片固有频率与尾流激振频率发生重叠,产生共振,致使叶片叶根处裂纹萌生扩展。     

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。     

发动机压气机叶片断裂故障分析

发动机工作过程中压气机叶片断裂,分解检查后根据损伤情况确定了首断件;通过对首断件断口宏观分析,确定断裂性质为疲劳断裂,起始于进气边一侧;断口显微分析结果表明：叶片断裂系起始于腐蚀损伤的疲劳断裂;漆层分析表明基体腐蚀损伤的原因是断口区漆层破损,在高湿和含盐环境下,腐蚀介质沉积在漆层破损处,叶片在破损处出现晶间腐蚀,萌生裂纹并扩展,直至断裂,漆层破损的原因为外来物打伤;针对故障原因,细化了发动机低压压气机二级转子叶片外场检查方法。     

热电厂汽轮机叶片断裂原因分析

    对某石化公司热电厂8号汽轮机的断裂叶片进行了宏观形貌、化学成分、金相组织以及扫描电镜形貌和元素成分能谱分析.结果表明,该叶片的断裂属于腐蚀疲劳失效;叶片上的点蚀坑是裂纹源;引起叶片发生点腐蚀的原因是蒸汽中存在的氯、硫等介质.     

K465合金涡轮叶片叶身开裂分析

发动机厂内试车后进行荧光检测,发现多件K465合金涡轮叶片在叶冠叶身出现裂纹。采用体视显微镜和扫描电镜对叶片进行裂纹形貌及断口分析、金相组织检查等。结果表明：裂纹性质为疲劳开裂,起源于内腔表面。裂纹产生原因是叶片采用铝基型芯浇注以及模组方式不当,使得该位置产生较大铸造应力。通过将铝基型芯改为硅基型芯、改进铸造工艺和优化模组方式,可降低叶片的铸造应力,预防此类故障。     

TiAl低压涡轮叶片室温振动疲劳行为研究

基于TiAl低压涡轮叶片夹持榫头室温振动疲劳试验结果,分析总结TiAl低压涡轮叶片室温振动疲劳的行为特点。结果表明:叶片存在两种断裂位置,大多数叶片由榫槽底部高应力截面断裂,个别叶片由叶身铸造缺陷处断裂;叶片室温振动疲劳寿命具有较大分散性,疲劳寿命主要取决于裂纹萌生阶段的贡献,试验应力水平下叶片粗大的片层组织的尺寸、数量和分布位置会显著影响疲劳寿命,并增加疲劳寿命的分散性;叶片室温疲劳具有较高的缺陷敏感性,叶身排气边亚表面存在尺寸约0.4 mm的Al₂O₃、Y₂O₃铸造夹渣,改变了叶片的断裂位置和起源方式,形成亚表面铸造缺陷起源,并在源区附近出现沿晶断裂和光滑刻面特征,沿晶特征与等轴晶粒对应。     

Estimation of spallation life of thermal barrier coating of gas turbine blade by thermal fatigue test

Plasma-sprayed thermal barrier coatings (TBCs) are applied to protect the blades of a gas turbine system from high-temperature gas and to lower the surface temperature of the blades. The failure of TBC is directly connected to the failure of the blades because the spallation of a ceramic layer leads to the acceleration of local corrosion and oxidation at the location of failure. Therefore, the spallation life of TBC is very important in the evaluation of the reliability of a gas-turbine blade.In this study, thermal fatigue tests were performed at 1100 °C and 1151 °C. Then, c-scanning and bond strength tests were performed for TBC specimens that were thermally aged by thermal fatigue tests. From the results, an empirical equation based on the ratio of the delamination area and the thermal cycle number was presented and the spallation life of a TBC specimen could be roughly estimated using the relationship between the delaminated area and the number of cycles.     

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。     

镍基铸造高温合金低周疲劳研究进展

镍基铸造高温合金具有优异的高温性能,广泛应用于航空发动机涡轮叶片等热端部件之中。航空发动机涡轮叶片是发动机中工作环境最为恶劣、结构最为复杂的零件之一,在发动机运行过程中所产生的高温交变应力的作用下,合金承受着严重的应力、应变循环损伤,裂纹往往在合金中的薄弱区域形成并扩展,使合金以低周疲劳的模式失效,严重影响了合金的服役寿命,因此对合金低周疲劳性能的研究尤为重要。本文详细阐述了影响镍基铸造高温合金低周疲劳性能的表面缺陷、内部组织及缺陷、晶体取向和低周疲劳试验条件等四方面因素,从位错运动方式和形态变化特点出发,研究了不同温度下镍基铸造合金的变形机制,最后总结了合金低周疲劳寿命预测的应力应变准则、能量准则、损伤累积准则及临界面和临界距离准则。     

烟气轮机动叶片失效分析

对某型号失效的烟气轮机动叶片进行了断口和裂纹源区形貌、金相组织观察及化学成分分析,结果表明:高温硫腐蚀和局部应力偏高是导致动叶片裂纹萌生的主要原因,使用过程中的腐蚀疲劳最终导致其断裂失效. 