航空学报 > 2011, Vol. 32 Issue (10): 1930-1936   doi: CNKI:11-1929/V.20110427.1600.004

定向凝固涡轮叶片不同部位材料疲劳性能差异研究

闫晓军, 邓瑛, 孙瑞杰, 谢建文   

  1. 北京航空航天大学 能源与动力工程学院, 北京 100191
  • 收稿日期:2010-12-21 修回日期:2011-01-10 出版日期:2011-10-25 发布日期:2011-10-27
  • 通讯作者: Tel: 010-82316356 E-mail: yingdeng@sjp.buaa.edu.cn E-mail:yanxiaojun@buaa.edu.cn
  • 作者简介:闫晓军(1973- ) 男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:高温结构力学、智能材料结构等。 Tel: 010-82316356 E-mail: yanxiaojun@buaa.edu.cn;邓瑛(1980- ) 男,博士研究生。主要研究方向:高温结构力学。 Tel: 010-82316356 E-mail: yingdeng@sjp.buaa.edu.cn; 孙瑞杰(1983- ) 女,博士研究生。主要研究方向:高温结构力学。 Tel: 010-82316356 E-mail: srj_0515@163.com; 谢建文(1986- ) 男,硕士。主要研究方向:高温结构力学。 E-mail: iamxiejianwen@163.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(10872015); 航空科学基金(2008ZB51017); 北京航空航天大学博士创新基金

Study of Fatigue Property Variation at Different Regions on a DS Turbine Blade

YAN Xiaojun, DENG Ying, SUN Ruijie, XIE Jianwen   

  1. School of Jet Propulsion, Beihang University, Beijing 100191, China
  • Received:2010-12-21 Revised:2011-01-10 Online:2011-10-25 Published:2011-10-27

摘要: 为了研究定向凝固涡轮叶片不同部位材料疲劳性能及差异,根据典型涡轮叶片的工艺和几何特征,设计了两类叶片模拟件和用于对比研究的带缺口的对比试件,在此基础上开展了高温低循环疲劳试验和对比分析研究。试验结果表明:缘板模拟件、叶冠模拟件的材料疲劳性能分别为对比试件(和叶身中部材料性能基本相当)的5.93%和7.68%。这说明叶片不同部位的材料疲劳性能差异明显,在定向凝固涡轮叶片的结构、寿命设计中,需要考虑这种差异。研究结果对于定向凝固涡轮叶片设计、分析方法的完善和成形工艺的改进具有重要意义。

关键词: 涡轮叶片, 低循环疲劳, 叶片模拟件, 定向凝固, 显微组织

Abstract: Due to the geometry characteristics, the microstructure of different directional solidification (DS) blade regions is different during the solidification process, which suggests that the mechanical properties may also show variation among these regions. Three types of DS specimens (platform-like, shroud-like and notched) are designed to investigate the differences through high temperature low cycle fatigue tests. Tests results show that the fatigue performances of the shroud-like specimen and the platform-like specimen are respectively 7.68% and 5.93% those of the notched specimen. Therefore, the difference of fatigue property among different regions on a DS turbine blade should be considered in blade structure design and fatigue life prediction. The research results may also help to improve the fabrication processes of directional turbine blade solidification.

Key words: turbine blade, low cycle fatigue, blade-like specimen, directional solidification, microstructure

中图分类号: