發(fā)動(dòng)機(jī)低壓渦輪導(dǎo)向葉片裂紋分析

卜嘉利 ， 高志坤 ， 韓振宇 ， 劉明坤 ， 牛建坤

（中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所，沈陽(yáng) 110015）

0 引言

低壓渦輪導(dǎo)向葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中重要的熱端部件之一，低壓渦輪導(dǎo)向葉片需在高溫燃?xì)猸h(huán)境下工作，葉片表面承受較高燃?xì)鉄釠_擊，服役條件十分惡劣，其主要功能是將熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能[1-2]。隨著我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能水平的不斷提升，推重比及高燃效指標(biāo)也隨之被提升，給低壓渦輪導(dǎo)向葉片服役時(shí)的可靠性及安全性帶來(lái)了巨大隱患。熱應(yīng)力、燃?xì)飧g及高溫工況環(huán)境下葉片基體組織發(fā)生損傷，導(dǎo)致力學(xué)性能下降是引發(fā)低壓渦輪導(dǎo)向葉片失效的主要原因[3-4]。一旦低壓渦輪導(dǎo)向葉片發(fā)生失效，將會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)使用性能及安全性能；因此，對(duì)低壓渦輪導(dǎo)向葉片開(kāi)展失效行為研究意義重大。目前，多數(shù)低壓渦輪導(dǎo)向葉片結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成多聯(lián)氣冷結(jié)構(gòu)，多聯(lián)冷卻結(jié)構(gòu)渦輪導(dǎo)向葉片不僅可減少葉片緣板間的漏氣損失，提高渦輪工作效率，還能減少葉片的工藝環(huán)節(jié)，進(jìn)而提高可靠性[5]。

現(xiàn)服役低壓渦輪導(dǎo)向葉片材料以K417G 高溫合金為主，該合金可在950 ℃以下長(zhǎng)期工作，熔化溫度范圍達(dá)到1281～1327 ℃，又因其密度小、強(qiáng)度高、組織穩(wěn)定、鑄造性能好等眾多優(yōu)點(diǎn)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件上應(yīng)用較廣[6-8]。國(guó)內(nèi)外針對(duì)高溫合金葉片超溫判定問(wèn)題，多數(shù)根據(jù)不同溫度條件下熱模擬試驗(yàn)后的高溫合金組織演變規(guī)律進(jìn)行判斷[9-11]。

發(fā)動(dòng)機(jī)分解檢查后發(fā)現(xiàn)，第20 組低壓渦輪導(dǎo)向葉片組件葉身前緣部位表面有基體缺失燒蝕現(xiàn)象，并伴有裂紋生成。……