压气机转子叶片掉块断裂分析

某型发动机外场服役中多次出现压气机转子叶片叶尖掉块断裂故障,通过掉块叶片表面形貌观察、断口分析、硬度检测、金相检验、多起失效件的类比分析以及叶片振动模态分析,对叶片掉块断裂原因进行了分析。结果表明:所有压气机转子叶片掉块断裂模式相同,均属振动疲劳断裂掉块;叶片在发动机工作转速范围内存在高阶复合振动点,引起叶片共振是导致其振动疲劳断裂掉块的主要原因;叶片与机匣摩擦导致叶尖局部过烧或形成摩擦热应力裂纹促进了疲劳裂纹的萌生。最后针对叶片掉块断裂原因提出了相应的解决措施。     

高温高转速叶片振动实测和分析

燃气轮机涡轮叶片工作高达800℃,转速每分钟高达万转以上,由于某型燃气轮机曾出现过涡轮叶片叶身排气边裂纹,其出现大裂纹曾有30台机组,故障叶片裂纹主要发生在离叶尖1/3～2/3处,裂纹有的长达31毫米,裂纹断口经金相检查,属于振动疲劳性的穿晶脆断和沿晶界     

某压气机钛合金叶片掉块失效分析

通过对某高压压气机工作叶片掉块的宏观、微观分析,认为叶片的掉块原因是叶片长度超差使叶尖与机匣产生摩擦,磨屑堆积在叶背产生裂纹,形成疲劳源,最后造成疲劳裂纹扩展.     

K418高温合金涡轮裂纹产生原因分析

某K418高温合金涡轮超转试验后发现裂纹,采用金相检验、化学成分分析、断口分析及能谱分析等方法,对裂纹的形成原因进行了分析。结果表明:由于涡轮熔模铸造用型壳在浇铸前未清洗干净或型壳结合不牢,使得在铸造过程中型壳中的物质被卷到液体合金里形成沿晶分布的夹杂物,造成晶界结合力弱化,从而导致涡轮在超转试验的作用力下沿晶界薄弱处产生裂纹。     

镍基单晶高温合金涡轮叶片缘板杂晶的研究进展

镍基单晶高温合金涡轮叶片缘板杂晶的出现严重影响叶片的力学性能,导致叶片报废。综述了关于缘板杂晶的形成本质的研究,总结了不同影响因素对缘板杂晶形成的影响及原因并概况了几种不同杂晶的控制方法,指出了以往研究中存在的问题,展望了未来研究的方向。     

镍基单晶高温合金涡轮叶片缘板杂晶的研究进展

镍基单晶高温合金涡轮叶片缘板杂晶的出现严重影响叶片的力学性能,导致叶片报废.综述了关于缘板杂晶的形成本质的研究,总结了不同影响因素对缘板杂晶形成的影响及原因并概况了几种不同杂晶的控制方法,指出了以往研究中存在的问题,展望了未来研究的方向.     

U75V热轧钢轨伤损原因分析

U75V热轧钢轨铺设在曲线半径R=400m地段使用2a(年)多,部分钢轨出现了严重的接触疲劳裂纹及剥离掉块伤损,采用化学成分分析、扫描电镜以及能谱仪分析、光学显微镜分析等方法对钢轨伤损原因进行了分析。结果表明:钢轨出现剥离掉块和接触疲劳裂纹伤损的主要原因是轮轨接触圆角处的接触应力过大超过其接触疲劳强度,在钢轨塑性变形层表面萌生疲劳裂纹并沿变形流线方向疲劳扩展,在轮轨接触圆角处形成疲劳核伤;可通过提高冶金质量、铺设高强度等级的钢轨、改善轮轨接触关系及受力状态、对出现接触疲劳裂纹的钢轨进行打磨等措施来延长钢轨的使用寿命。     

基于某航空发动机振动事件的高压涡轮转子叶片超温问题研究

某航空发动机试验过程中发生振动大故障。分解后,发现高压涡轮转子叶片等多处零组件有磨损、变形甚至断裂的情况。将全台共计72片高压涡轮转子叶片委托中国航空工业集团公司失效分析中心进行分析,确认原因为高压涡轮转子叶片超温。分析高压涡轮转子叶片超温的多种可能原因,采用排除法,推断此次高压涡轮转子叶片超稳为局部超温,原因为高压涡轮导向器堵块脱落打伤高压涡轮转子叶片导致高压涡轮转子叶片冷却失效。根据推断寻找事实依据,推导故障模式。提出解决高压涡轮导向器堵块存在脱落可能性的方案,为后续高压涡轮转子叶片超温问题的判断提供分析思维导向。     

镍基单晶合金涡轮叶片开裂原因

某发动机高压涡轮叶片为镍基单晶合金叶片,在室温下进行振动疲劳试验后发现叶片开裂,通过宏观观察、金相检验和扫描电镜分析等方法对叶片开裂的原因进行了分析.结果表明:进气边叶根和榫头伸根的开裂形式均为疲劳开裂;进气边叶根气膜孔内壁存在多处小缺口及榫头伸根亚表面存在疏松缺陷,这些缺陷部位容易形成裂纹源,促进了裂纹的萌生,裂纹扩...     

某涡桨发动机三级涡轮叶片失效原因分析

某型涡桨发动机涡轮叶片在长期使用过程中出现了两种类型的裂纹与断裂失效,一类是使用寿命超过4500h时在榫齿R处出现较普遍的裂纹,另一类则是使用600h以上时在榫齿与伸根R处的断裂.在断口宏、微观观察与痕迹分析的基础上,结合成分、硬度、晶粒度测定以及有限元应力分析,对这两类失效的性质与原因进行了分析研究.结果表明,使用寿命超过4500h时叶片榫齿裂纹为蠕变-疲劳裂纹,其原因是叶片材料难以满足发动机长寿命的使用要求;而榫齿与伸根R处的断裂则是大应力机械疲劳断裂,其原因可能与相邻叶片间隙偏大致使出现较高的振动弯曲应力以及表面较深的加工锉痕引起的应力集中有关.     

转子叶片安装板型面测量研究

叶片是航空发动机的心脏,高温高压气体依靠压气机叶片的增压生成,并通过涡轮叶片使涡轮旋转。压气机叶片数量众多,形状结构复杂,尺寸大小两极化严重,技术要求严格,制造难度大,压气机叶片体积大小不一,尤其是缘板形状不规则,它是样条旋转曲面构成,这样给机械加工和几何尺寸检测带来很大困难。检测的转子叶片体积大、叶身形状极其不规则,尤其是缘板的形状,X方向是由样条曲线旋转而成,其两侧面都是由空间角度面形成,检测的过程中需要建立两个坐标系进行缘板内型面的检测和校对量规的检测。     

E550海洋平台用钢二次裂纹扩展机理研究

利用光学显微镜和背散射电子衍射技术对E550海洋平台用钢二次裂纹扩展机理进行了研究,同时对二次裂纹周边的晶粒取向进行了分析。结果表明:钢中的二次裂纹扩展方式与相邻晶粒滑移面的夹角密切相关,其中40%左右的小角度夹角对裂纹扩展影响较小,另外40%左右的相邻晶粒滑移面的夹角为50～62°的大角度夹角,此类夹角的相邻晶粒会在晶界处导致裂纹偏转或起到止裂效果。     

WP—7乙发动机Ⅰ级涡轮叶片断裂分析EI

本文对WP—7乙发动机Ⅰ级涡轮叶片空中折断故障进行了分析。通过对折断叶片和裂纹叶片宏观检查、断口和裂纹光学金相、扫描电镜和透射电镜观察,发现裂纹均起源于叶片进气边疏松处,沿枝晶间扩展,起始裂纹为热疲劳裂纹,进而发展为机械疲劳断裂。翻修前后叶片进气边γ′形态对比观察,结果表明叶片翻修前工作温度已偏高,加上严重的疏松和柱状晶以及表面渗铝层受损,是造成这起故障的基本原因。     

镍基单晶高温合金杂晶缺陷的研究进展

随着单晶涡轮叶片结构的不断优化和高温合金中难熔元素添加量的增大,镍基高温合金单晶叶片在凝固过程中更易出现杂晶、条纹晶、枝晶碎臂、小角度晶界等缺陷。其中,杂晶是单晶叶片制备过程中最常见的一类凝固缺陷,严重影响单晶叶片的成品率。为了减少该类凝固缺陷的产生,提高叶片的成品率,研究镍基单晶高温合金杂晶缺陷的形成机制、影响因素及其控制措施,对提高单晶叶片的服役性能具有重要意义。因此,关于定向凝固过程中杂晶缺陷的形成机制、影响因素及其控制措施的研究,引起了国内外研究者的广泛关注。本文综述了单晶叶片的制备技术,分析了籽晶法和选晶法制备单晶叶片过程中不同位置杂晶的形成机理,分别讨论了选晶段杂晶、籽晶回熔区杂晶、缘板杂晶的影响因素和控制措施,并对未来的研究方向进行了展望。     

WP—7乙发动机Ⅰ级涡轮叶片断裂分析

本文对WP—7乙发动机Ⅰ级涡轮叶片空中折断故障进行了分析。通过对折断叶片和裂纹叶片宏观检查、断口和裂纹光学金相、扫描电镜和透射电镜观察,发现裂纹均起源于叶片进气边疏松处,沿枝晶间扩展,起始裂纹为热疲劳裂纹,进而发展为机械疲劳断裂。翻修前后叶片进气边γ′形态对比观察,结果表明叶片翻修前工作温度已偏高,加上严重的疏松和柱状晶以及表面渗铝层受损,是造成这起故障的基本原因。     

钢轨踏面掉块原因分析

U71Mn（60kg／m）钢轨铺设在主干线与车站进出口联接处使用50多d（天）后出现踏面掉块。采用化学成分分析、宏观和微观检验等方法分析其掉块原因。结果表明：列车高速运行时突遇偶发事故而采用紧急制动措施,强大的制动力造成列车车轮与钢轨踏面之间的摩擦致使该区域突然升温而后又降温,进而发生相变生成马氏体并形成裂纹。随后在车轮的反复碾压作用下最终造成钢轨踏面掉块。     

某跨音速高压涡轮非定常流动数值模拟研究

通过求解三维非定常雷诺平均N-S方程模拟某跨音速高压涡轮非定常流场,研究涡轮内非定常流动特征。通过对静子尾迹及静子尾缘激波和转子叶排之间的相互干涉过程进行详细分析,发现定常/非定常模拟方法获得的涡轮总体性能参数基本一致但流场存在较大差异。静子尾迹是导致涡轮流场非定常性的重要因素之一:在转子叶栅通道中部和下部,静子尾迹和转子叶片附面层及下通道涡发生明显干涉,并导致通道中下部损失周期性波动幅度较大,此外尾迹和下通道涡间的干涉作用在转子尾缘处诱导出高频脱落涡。静子尾缘激波也是导致涡轮流场非定常性的原因之一,激波和转子叶片作用形成复杂的波系结构,对涡轮流场影响显著:一方面激波/附面层干涉导致转子和静子的吸力面产生周期性变化的高温区域;另一方面激波撞击叶片导致叶片表面的气流在激波后出现分离,对转子静压分布产生影响,使得转子叶片表面载荷出现明显的非定常性,进而导致涡轮输出功的周期性波动十分剧烈。     

CuZn39Pb3铅黄铜接头螺纹处开裂失效分析

CuZn39Pb3铅黄铜接头螺纹处在进行密封测试时发生开裂。通过宏观观察、扫描电镜分析、金相检验、能谱分析等方法对接头开裂的原因进行了分析。结果表明:铅黄铜接头显微组织中大量铅聚集于晶界,弱化了晶界强度,降低了材料的抗拉强度和塑性,当机加工残余应力和装配应力超过螺纹处部分晶界的耐受极限时,螺纹处产生微裂纹,微裂纹连接扩展最终导致铅黄铜接头开裂。     

尾减输入齿轮疲劳失效分析

对某发动机尾减系统尾减输入齿轮疲劳失效的原因进行了系统的分析。通过宏观检查、断口分析、金相检验以及受力分析等,确认了该齿轮的失效过程为：在大弯曲载荷作用下疲劳裂纹于锥齿中部齿根部位起始,裂纹初期沿径向呈15°左右的小角度疲劳扩展;齿部出现裂纹后,齿轮振动频率发生变化,进而导致齿轮出现节径型振动,使得裂纹逐渐沿径向疲劳扩展;出现径向裂纹后剩余齿由于截面减少以及起始部位已基本无渗碳层其强度较低等原因,导致剩余齿出现弯曲疲劳断裂。     

Inconel 718 激光焊接接头组织与热影响区裂纹研究

采用CO2激光器对板厚为11mm的Inconel 718合金进行激光焊接,并利用金相分析和扫描电镜对Inconel 718激光焊接接头各区域组织以及热影响区显微裂纹产生的原因进行了分析。研究发现:利用激光对Inconel718进行焊接,可以获得成形良好的焊接接头;焊缝区域组织为铸造组织,从熔合线到焊缝中心由较长的树枝晶逐步变为等轴晶;热影响区因受循环热输入的影响,晶界较母材出现粗化现象,且在钉头缩颈处出现沿粗化的晶界扩展的液化裂纹,裂纹两侧存在低熔点共晶体,主要富集Nb及Mo元素,低熔点共晶体在热输入影响下发生液化是裂纹产生的主要原因。