基于磨粒流处理高涡工作叶片振动疲劳断裂损伤行为研究

高涡工作叶片在电火花和大功率飞秒激光制孔状态下孔边存在重熔层和棱状痕迹等缺陷,磨粒流可有效去除重熔层和改善孔边导圆。对通过磨粒流处理前后的模拟件和叶片的振动疲劳性能和断裂损伤行为进行对比研究,结果表明:叶片高温振动疲劳失效位于叶根一弯应力较大区,磨粒流处理前后并未改变结构应力。磨粒流处理后,叶片裂纹起源发生改变,由原来的气膜孔内壁入口侧角源和孔壁中部制孔缺陷小线源,转变为仅从气膜孔内壁入口侧角源,且孔边存在导圆,改善局部应力,提升叶片高周疲劳可靠性;磨粒流处理前后裂纹扩展方式相似,均为裂纹萌生后沿叶片厚度和叶宽方向斜向45°扩展,与单晶材料或板型试样振动疲劳扩展方式相同,之后沿着前缘、尾缘、加强筋多向扩展,扩展前期呈类解理特征,扩展中后期可见较宽的疲劳条带。

基于断裂损伤行为的300M钢疲劳性能影响因素研究

300M钢作为起落架的关键材料,承受着巨大的冲击应力,要求构件具有超高强度和良好的塑韧性,随着服役工况的需求,其抗疲劳性能也是先进飞机起落架制造的关键技术。源于300M钢超高强度的特点,通过典型疲劳失效断裂损伤行为研究,表明影响其疲劳性能的典型因素主要包括表面完整性、内部夹杂缺陷、内部吸氢等。通过喷丸强化、衬套孔挤压强化增加零件表面残余压应力,采用振动光饰、磨粒流、低塑性抛光减小零件应力集中,改善尖边倒圆质量,降低表面粗糙度,采用小刀尖半径和低进给速度加工预防表面加工硬化,以提高超高强度钢的疲劳寿命。采用真空电弧熔炼技术以提高纯洁度,加严复检可预防夹杂带入。通过控制渗氢、合理除氢、加强监测等手段预防超高强度零件发生氢脆或应力腐蚀,进而提高零件的疲劳性能。