力學在航空發(fā)動機鈦合金高溫研究中取得進展
力學在航空發(fā)動機鈦合金高溫研究中取得進展
航空發(fā)動機被譽為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”。葉片是航空發(fā)動機的關鍵零部件,其在服役壽命內(nèi)承受高溫高周甚至超高周次 (>107) 循環(huán)載荷作用。同時,實際零部件在材料的制備、加工以及使用過程中,通常不可避免地存在各種類型缺陷。因此,揭示鈦合金高溫高周和超高周疲勞特性以及其缺陷敏感性,具有重要科學意義和工程應用價值。
力學所非線性力學國家重點實驗室微結(jié)構計算力學課題組,研究揭示航空發(fā)動機葉片用TC17鈦合金高溫 (200℃和400℃) 高周疲勞裂紋起源于試樣表面或內(nèi)部,表面裂紋萌生是由于富氧層開裂或氧化物脫落導致的 ,
進一步研究表明,含表面缺陷TC17鈦合金應力-壽命數(shù)據(jù)在高周和超高周 (>107) 階段具有平臺區(qū)特征。表面缺陷顯著降低TC17鈦合金室溫和高溫疲勞強度,但高溫并未降低含缺陷試樣的疲勞強度,一個重要原因是高溫下形成較硬的氧化層抑制了表面裂紋萌生,提升了疲勞性能。研究還發(fā)現(xiàn),高溫和缺陷對TC17鈦合金高周和超高周疲勞強度的影響可以近似表示成:
研究成果對于理解鈦合金高溫高周和超高周疲勞失效機制,以及含缺陷鈦合金的疲勞強度預測具有重要價值。
相關研究成果發(fā)表在J Mater Sci Technol 2022, 122: 128–140. 力學所特別研究助理李根為論文第一作者,孫成奇研究員為通訊作者。研究得到基金委重大研究計劃“航空發(fā)動機高溫材料/先進制造及故障診斷科學基礎”培育項目 (91860112) 支持。
來源:搜鈦網(wǎng)
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