力学在航空发动机钛合金高温研究中取得进展

                                                         力学在航空发动机钛合金高温研究中取得进展
 

　    航空发动机被誉为现代工业“皇冠上的明珠”。叶片是航空发动机的关键零部件，其在服役寿命内承受高温高周甚至超高周次 (>107) 循环载荷作用。同时，实际零部件在材料的制备、加工以及使用过程中，通常不可避免地存在各种类型缺陷。因此，揭示钛合金高温高周和超高周疲劳特性以及其缺陷敏感性，具有重要科学意义和工程应用价值。
 

　　力学所非线性力学国家重点实验室微结构计算力学课题组，研究揭示航空发动机叶片用TC17钛合金高温 (200℃和400℃) 高周疲劳裂纹起源于试样表面或内部，表面裂纹萌生是由于富氧层开裂或氧化物脱落导致的 ，
 

　　进一步研究表明，含表面缺陷TC17钛合金应力-寿命数据在高周和超高周 (>107) 阶段具有平台区特征。表面缺陷显著降低TC17钛合金室温和高温疲劳强度，但高温并未降低含缺陷试样的疲劳强度，一个重要原因是高温下形成较硬的氧化层抑制了表面裂纹萌生，提升了疲劳性能。研究还发现，高温和缺陷对TC17钛合金高周和超高周疲劳强度的影响可以近似表示成：
 

研究成果对于理解钛合金高温高周和超高周疲劳失效机制，以及含缺陷钛合金的疲劳强度预测具有重要价值。
 

　相关研究成果发表在J Mater Sci Technol 2022, 122: 128–140. 力学所特别研究助理李根为论文第一作者，孙成奇研究员为通讯作者。研究得到基金委重大研究计划“航空发动机高温材料/先进制造及故障诊断科学基础”培育项目 (91860112) 支持。

 

来源：搜钛网
 

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