航空发动机涡轮叶片(7)

第1章 涡轮叶片及其故障模式

要求尤为突出。

（2）具有良好的抗热疲劳与抗热冲击的性能，以及足够的耐热强度。

（3）具有良好的铸造工艺性，特别是铸造的流动性能好。

目前，为了进一步提高涡轮转子与导向叶片的高温能力，发展涂层技术已成

为重要举措之一，它既能防止基本的氧化腐蚀，又能很好的隔热。

1.2涡轮叶片的故障类型

1.2.1涡轮叶片常见故障

叶片的故障和故障类型因工作环境的不同而有所不同，常见的故障有：裂纹

断裂，强度不足和高低疲劳损伤，相对前三种故障，高低疲劳损伤发生得最多。

(1)强度不足及其故障模式

叶片的强度不足故障是指叶片工作时某一部位或断面的应力超过材料的断裂

应力而造成损伤。这种故障大部分是由于叶片设计时裕度不够，受叶片截面内部留有残缺隐患或瞬态冲击载荷所造成。比如工艺缺陷，叶片材质不好和环境影响等因素。强度不足的故障模式有：挠曲，形变，裂纹以及断裂等等。

(2)高周期疲劳损伤及其故障模式

叶片高周疲劳损伤即通常说的高循环应力疲劳损伤，其疲劳一方面取决于叶

片的疲劳应力水平，叶片的应力循环次数。另一方面取决于叶片振动应力水平的高低，应力越高，循环次数越低。

叶片的高周疲劳断裂部位常位于叶片的最大应力截面，叶片的最大应力截面

和振型相关。对于一阶弯曲振动，最大应力截面沿着叶尖向上移，其断口轨迹一般为一条直线。对于复合振型和扭曲振型，其最大应力截面亦因振型不同而不同。对于高阶振型，最大应力截面亦随阶次的增高沿着叶尖向上移，其断口轨迹是先平后翘。故研究叶片的断裂部位与断口轨迹，均能够判断叶片属于哪种振型的振动故障。 叶片的高周疲劳大部分属于共振疲劳损伤，其排除方法通常是避开共振，即一是改变叶片的固有频率；二是改变激振频率。

高周疲劳故障模式一般表现为裂纹和断裂。

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