线性摩擦焊接钛合金整体叶盘研制与实验研究

发布时间：2024-11-02 11:18

　　 本研究以先进航空发动机压气机整体叶盘为应用对象,开展TC11/TC17异材线性摩擦焊接整体叶盘的研制与实验考核研究,分析焊接接头的显微组织,对比研究母材和焊接接头的拉伸性能及持久性能,完成了焊接叶片单元件的振动疲劳实验和焊接整体叶盘的超转实验及低循环疲劳实验。结果表明:TC11/TC17线性摩擦焊接接头由TC11母材区、TC11侧热力影响区、焊合区、TC17侧热力影响区和TC17母材区五个典型区域组成。焊接试样的拉伸强度与TC11母材基本相当,焊接试样的伸长率与TC17母材相当,断面收缩率与TC11母材相当;焊接接头的持久强度极限低于TC17母材但略高于TC11母材。三种焊缝位置的焊接叶片单元件的中值疲劳寿命分别为1.501×106次、0.344×106次和0.132×106次,疲劳裂纹未产生在叶片的焊缝处及热影响区;焊接整体叶盘通过了115%的超转实验和1000次低循环疲劳实验,实验结果满足要求。

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【部分图文】：

TC11母材、TC17母材及TC11/TC17焊接接头在400℃和450℃下的10h持久强度极限如表3所示。可以看出，TC17母材的持久强度极限明显高于TC11母材。焊接接头的持久强度极限低于TC17母材但略高于TC11母材。实验后发现，持久试样的断裂均产生在远离焊缝的TC11....

采用有限元数值仿真的TC11和TC17叶片单元件的一阶相对振动应力分布如图4所示，最大应力位于叶根R处，叶身中部应力较大。对三种焊缝位置的叶片单元件进行一阶振动应力分布测试和疲劳寿命实验，每种焊缝位置的单元件均为8件。一阶振动应力分布测试结果与数值仿真结果基本一致，最大应力位于叶....

采用优化的焊缝位置和焊接工艺，研制线性摩擦焊接TC11/TC17异材整体叶盘，轮盘部分为TC17钛合金，叶片部分为TC11钛合金。采用荧光渗透、电涡流和超声波等方法对焊接整体叶盘进行无损探伤检验，未发现超标缺陷；采用三坐标测量仪对整体叶盘的尺寸进行检测，精度符合设计要求。检验后的....

本文编号：4009509