航空发动机风扇叶片裂纹失效分析

航空发动机风扇叶片产生了裂纹故障。通过对故障叶片进行外观检查、断口分析、叶尖端面检查、化学成分分析、硬度检测及金相组织分析,确定了风扇叶片裂纹的性质和产生原因。结果表明:风扇叶片裂纹为高周疲劳裂纹;钛合金风扇叶片与镍包石墨涂层摩擦相容性差,叶片与机匣镍包石墨涂层发生严重摩擦是导致叶片产生早期疲劳开裂的主要原因;同时,结构的应力集中以及振动应力也会引起疲劳裂纹的萌生及扩展;并提出了相应的改进建议,避免类似故障的发生。     

发动机压气机转子叶片裂纹分析

对发动机压气机转子叶片试验件裂纹进行失效分析。通过对故障叶片进行外观检查、断口分析、表面形貌检查、截面金相检查、材质分析及断口区域成分分析,并对叶片振动应力分布进行计算,确定叶片裂纹性质和产生原因。结果表明:故障压气机转子叶片裂纹为高周疲劳性质,导致叶片过早出现疲劳裂纹的主要原因是叶身表面振动应力最大区域抛光、喷丸效果差,存在原始机械加工痕迹;最后提出避免叶身表面残留原始机械加工痕迹的改进建议。     

压气机整流器叶片裂纹分析

发动机在累计试车13h14min后,发现压气机前排整流器38片叶片中共有21片叶片进气边存在裂纹。对存在裂纹叶片的宏、微观特征进行了观察与分析,并对叶片的金相组织、硬度、化学成分进行了检测。结果表明,发动机双排整流器叶片的开裂性质为疲劳开裂,叶片的疲劳开裂是异常振动应力,加之材料碳含量偏高和组织中大量网状铁素体的存在导致钢的疲劳性能下降,多种因素综合作用导致了疲劳裂纹的萌生及扩展。     

空心风扇叶片榫头裂纹原因分析

空心风扇叶片振动疲劳试验后在榫头表面出现裂纹。通过外观检查、断口宏微观分析、表面检查、成分分析、组织和硬度检测等试验,对裂纹性质和产生原因进行了分析研究。结果表明:叶片榫头表面裂纹为微动疲劳开裂,叶片与夹具间产生的微动磨损是导致该叶片过早萌生疲劳裂纹的主要原因,而产生微动磨损与叶片榫头的几何特征、夹具与其配合状态及榫头部位未采用表面处理措施有关。     

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。     

发动机高压压气机转子叶片断裂分析

高压压气机第二级钛合金转子叶片首次发生断裂。通过断口观察、材质分析、表面质量对比等检查工作,对叶片的断裂性质及断裂原因进行综合分析,结果表明:第二级转子叶片断裂性质为高周疲劳断裂;叶片断裂是由于叶片表面存在较重的抛光痕迹,并且叶尖受外来物打伤等综合因素共同作用的结果。通过改善叶身的表面完整性,可有效避免类似故障。     

航空发动机用导向叶片叶身裂纹形成机制研究

通过对K441合金导向叶片铸件出现的铸造裂纹及磨削裂纹的观察,并对裂纹处的析出相进行了能谱分析,确定了该导向叶片铸造裂纹和磨削裂纹的形成原因.K441合金导向叶片铸造裂纹的形成与铸件凝固期间补缩能力及合金中C元素含量密切相关.K441合金凝固过程中,除正常枝晶搭接外,在枝晶间析出的碳化物相阻塞了补缩通道,削弱了凝固前沿的界面强度,从而促进热裂纹的产生.合金中碳化物在晶界的析出使叶片磨削裂纹沿晶界形成和长大,并最终导致叶片报废.通过在叶片隔板上增加与冒口相连的补缩通道部分解决了叶片形成疏松和裂纹的问题,而磨削裂纹要通过调整碳化物的析出量和析出形态来解决.     

发动机皮碗裂纹分析

发动机在外场出现停车后进、排气口大量泄漏滑油故障,减速器机匣中的皮碗从机匣孔中脱出并且开裂。通过运用宏观观察、断口分析、剥离试验和红外测试等手段对皮碗开裂原因进行分析,确定皮碗的开裂性质为疲劳裂纹。结合皮碗中氟橡胶与金属骨架的粘结工艺,判定皮碗中氟橡胶与金属骨架粘结不良是造成皮碗开裂的主要原因。依据氟橡胶与金属骨架的粘结机理和主要影响因素,探寻提高夹金属骨架皮碗密封性能的改进方法与预防措施。     

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.     

冷却风扇叶片断裂分析

冷却风扇试验过程中叶片全部发生断裂,对断裂叶片进行外观检查、金相组织和显微硬度检测,对断口进行宏微观检查、能谱分析,综合分析叶片的断裂性质和原因。结果表明:冷却风扇叶片裂纹扩展阶段的典型特征为疲劳弧线及分布在疲劳弧线间的细密疲劳条带,发生了高低周复合疲劳断裂。叶片高低周复合疲劳断裂由较大离心力叠加振动应力的综合作用引起。建议优化叶片结构,提高叶片的承载能力,降低冷却风扇叶片振动应力,严格控制铸造质量,对叶片表面进行抗疲劳性能处理。     

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。     

某重型燃气轮机涡轮叶片表面开裂分析

目的 探究某重型燃气轮机涡轮叶片服役过程中表面裂纹的形成原因。方法 利用场发射扫描电子显微镜及能谱仪确定开裂叶片裂纹周围的显微组织及元素分布情况,揭示高温氧化导致的涂层外表面及涂层/叶片基体界面处的组织演变规律。结果 此叶片经高温长时间服役后,表面未发现热障涂层,抗氧化涂层是NiCoCrAlY涂层,主要显微组织为γ-Ni相+β-NiAl相;叶片基体材质为GTD-111镍基高温合金,主要显微组织为γ-Ni相+γ’-Ni₃(Al, Ti)相及γ/γ’共晶组织和块状(Ti, Ta)C碳化物。表面裂纹主要集中于叶身与叶根的过渡平台位置。涂层内部、裂纹周围及涂层/叶片基体界面处均发现明显的金属氧化现象,氧化产物主要为金属Al和Cr的氧化物。高温服役环境下,铝元素的氧化导致涂层外表面的β-NiAl相及涂层/叶片基体界面位置的γ’-Ni₃(Al, Ti)相向γ-Ni相转变,导致上述2位置的弱化。此外,截面形貌表明,在涂层表面位置,裂纹与凹坑相连接,并呈现向涂层内部扩展的态势,局部位置已贯穿抗氧化涂层,并扩展进入叶片基体。结论 由于高温氧化导致涂层表面Al含...     

多元高铬合金铸铁在SCHLICK抛丸机上的应用

SCHLICK抛丸机是从西德进口的钢结构预处理设备 ,为取代进口易损配件叶片 ,采用多元高铬合金抗磨铸铁试制 ,该材料经热处理后 ,显微组织为马氏体 +条块状一次碳化物及在回火马氏体基体上析出的颗粒状二次碳化物 ,硬度HRC6 4～ 6 7,ak为 3J·cm-2 ～ 5J·cm-2 ,经现场生产考核 ,使用寿命与原进口叶片相当。     

发动机涡轮叶片榫头荧光显示分析

发动机涡轮叶片在成品检验和工厂试车后检验时,发现大量叶片榫头存在聚集性点状显示。采用扫描电镜观察和金相分析,研究了荧光显示部位缺陷的性质及其产生的原因。结果表明荧光显示部位存在明显的显微疏松,榫头处有清晰的磨削痕迹,局部有微裂纹。显微疏松在磨削应力作用下局部撕裂,磨削痕迹使显微疏松连接成片,从而导致聚集性荧光显示。热处理和工厂试车时的高温促使缺陷暴露,使得易于在该阶段发现缺陷。建议适当降低拉晶速度,延长拉晶时间,可以显著减轻显微疏松的程度。改进工艺的叶片腐蚀后未发现明显的显微疏松。     

富氧α层对钛合金直角接头开裂的影响

某液压系统进行地面开车试验约2h时发现钛合金直角接头喷油现象,后更换另一件直角接头继续工作约3h,在同样位置也发生开裂喷油现象.通过断口宏微观观察、能谱分析、金相检查和硬度测试,确定了直角接头的开裂性质和原因.结果表明:直角接头开裂性质为疲劳开裂;开裂原因主要与接头承受了较大应力和源区存在较厚的富氧α层有关;建议在彻底...     

发动机风扇静子叶片裂纹失效分析

针对发动机风扇静子叶片出现裂纹故障进行失效分析。通过对故障叶片进行外观检查、断口分析、表面形貌检查、截面金相检查、材质分析及断口区域成分分析,并对叶片上缘板排气边转接区域的应力分布进行计算,确定了叶片裂纹性质和产生原因。结果表明:故障风扇静子叶片上缘板转接区域裂纹为高周疲劳性质,导致叶片过早出现疲劳裂纹的主要原因是机匣与上缘板焊接的热影响区进入叶片上缘板排气边转接处的应力集中区;同时叶片工作时受到的振动载荷也加速了疲劳裂纹的产生。并由此提出增加叶片上缘板排气边转接区和焊缝距离的改进建议。     

某型航空发动机压气机四级转子叶片振动特性分析

某型航空发动机压气机四级转子叶片是故障多发叶片.对该型发动机压气机四级转子叶片进行振动特性试验和分析,结果表明,四级转子叶片失效是由于发动机在转速为3700r/min时叶片产生共振导致疲劳失效.对排故措施进行了初步研究,指出通过采用LD7-1铝合金替换LY2铝合金来改变叶片固有频率的实际意义不大.