鎳基單晶鑄造氣膜孔低周疲勞斷裂特征研究

編號(hào)：CYYJ03424

篇名：鎳基單晶鑄造氣膜孔低周疲勞斷裂特征研究

作者：李振威 溫志勛 王平 田嘯宇 賀鵬飛

關(guān)鍵詞： 鎳基單晶合金 鑄造氣膜孔 斷裂特征 疲勞裂紋形核 晶體塑性有限元法

機(jī)構(gòu)： 同濟(jì)大學(xué)航空航天與力學(xué)學(xué)院 西北工業(yè)大學(xué)力學(xué)與土木建筑學(xué)院

摘要： 氣膜孔結(jié)構(gòu)作為一種重要的熱防護(hù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于渦輪葉片中。氣膜孔的存在會(huì)引入制造缺陷、應(yīng)力集中等不利因素,成為疲勞失效的主要誘因之一。本研究開展不同溫度下鎳基單晶鑄造氣膜孔低周疲勞試驗(yàn),分析熔模鑄造直接成型的氣膜孔疲勞斷裂特征。結(jié)果表明:不同溫度下疲勞壽命取決于應(yīng)力幅值;隨溫度降低,疲勞斷裂路徑由Mode-I型轉(zhuǎn)換為晶體學(xué)平面斷裂,斷口形貌呈現(xiàn)出從類解理至韌性斷裂特征。氣膜孔周圍微結(jié)構(gòu)分析表明,在1000℃及循環(huán)應(yīng)力作用下,氧化膜發(fā)生破裂形成氧化裂紋;在700℃條件下,疲勞裂紋形核主要由滑移累積導(dǎo)致;在850℃條件下,疲勞損傷由氧化損傷和滑移累積共同作用。晶體塑性有限元分析揭示鑄造氣膜孔疲勞斷裂特征主要受氣膜孔附近應(yīng)力分布的影響。