葉冠涂層材料接觸剛度和微動磨損實驗

洪 杰 楊 鑫 陳璐璐 張大義

(北京航空航天大學 能源與動力工程學院，北京100191)

在振動工況下(如發動機運轉、氣流波動、熱循環應力、疲勞載荷等)，兩個“近似緊固”的接觸表面通常會發生微米級的小幅度相對運動，稱之為微動［1－3］.在航空發動機中具有代表性的微動如下:①各種連接件，包括各種螺栓、鉚釘、銷連接和搭接;②各種榫槽配合、花鍵配合，如葉片的榫槽配合;③各種緊配合，如渦輪發動機渦輪葉片的葉冠.

微動現象的存在會造成接觸面的磨損，引起結構間發生松動或破壞，也會加速疲勞裂紋的萌生和擴展，嚴重影響構件的疲勞壽命.微動磨損已成為機械工業中關鍵零部件破壞、失效的主要原因之一［4－5］.

國內外學者對微動磨損進行了大量的研究.文獻［6－7］通過實驗得出磨損體積和垂直正壓力之間成線性關系，正壓力越大，其磨損越嚴重.文獻［8］研究了單根鋁絲的微動磨損和微動疲勞性能，認為由微動引起的塑性變形和磨損以及裂紋萌生是電纜疲勞失效的主要原因.張曉宇和蔡振兵等［9－10］分別考察I-800合金的微動磨損特性和鋼-鋼接觸的扭動微動磨損氧化行為.

然而由于沒有宏觀的大幅值相對運動，在航空發動機工作過程中，微動現象從設計、使用、失效分析到維修幾乎未被大家認識，在失效分析中，一般只強調材料質量、強度等問題，極少將配合面的微動磨損作為考慮的一個因素.為了提高設計人員對微動磨損的重視和對微動現象進行……