表面再结晶晶粒对涡轮叶片DZ4合金疲劳性能的影响

发布时间：2017-08-27 21:36

本文关键词：表面再结晶晶粒对涡轮叶片DZ4合金疲劳性能的影响

【摘要】：目的了解表面再结晶晶粒影响涡轮叶片DZ4合金疲劳失效的机制,从而找出提高疲劳寿命的途径。方法采用我国自主研发的涡轮叶片用定向凝固合金DZ4。对合金表面采用不同压力(0.1、0.3、0.5 MPa)进行喷丸处理,随后进行1220℃的热处理,合金表面塑性变形层发生再结晶形成再结晶晶粒。通过扫描电子显微镜等对不同条件下获得的再结晶微观组织进行观察分析。对于含表面再结晶层的DZ4试样和原始DZ4试样分别开展低周疲劳测试,以获得其循环变形行为和低周疲劳寿命。结果在较低的喷丸压力下(如0.1 MPa),表层再结晶组织以离散的再结晶晶粒出现。在较高喷丸压力下(0.3 MPa和0.5 MPa),获得了完全的表面再结晶层,而且随喷丸压力的增大,再结晶层厚度增加。疲劳试验结果显示,在较低喷丸压力(0.1 MPa)下获得的再结晶试样,其疲劳寿命比原始DZ4合金的明显降低;在0.5MPa下获得的含再结晶层的DZ4试样,具有比原始DZ4合金更高的疲劳寿命。结论定向凝固合金DZ4表面的再结晶层并不一定会降低其疲劳寿命。在较低喷丸压力(如0.1 MPa)及退火条件下形成的离散状再结晶晶粒对疲劳性能有害,疲劳寿命降低明显。在较高喷丸压力(如0.5 MPa)和退火条件下形成的致密细晶再结晶层,可提高DZ4合金的低周疲劳性能。晶体塑性模型有助于理解和预测再结晶层对疲劳性能的影响。
【作者单位】：中山大学中法核工程与技术学院;清华大学航天航空学院;
【关键词】： 定向凝固合金 再结晶 表面处理 涡轮叶片 疲劳寿命 晶粒尺寸 晶体塑性
【基金】：中山大学“百人计划”科研资助项目~~
【分类号】：V232.4;TG668
【正文快照】： Received:2016-01-31;Revised:2016-04-05航空发动机的涡轮叶片在高温恶劣环境下长时间高负荷服役,对材料的低周疲劳性能提出了很高的要求[1]。定向凝固合金由于其横向晶界被消除,使得其高温力学性能大幅提升,被广泛用于制造发动机的涡轮叶片。在实际发生断裂故障的涡轮叶片的

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