K403合金高压导向叶片的组织及热疲劳机理分析

为了加快验证新工艺制造的K403合金高压导向叶片的可靠性,采用热冲击试验模拟叶片实际服役环境,分析了热冲击前后叶片的微观组织及热疲劳裂纹的萌生及扩展机理。研究结果表明,高压导向叶片经过781次热冲击后,枝晶的二次枝晶间距明显增加,γ基体通道变宽,γ′相含量由53%降低至45.1%。疲劳裂纹不仅从叶片表面应力集中部位萌生,叶身内部大块碳化物由于冷热循环作用而破裂也可形成裂纹源。疲劳裂纹扩展速率在热冲击中前期由于热应力得到释放从而逐渐减慢,在热冲击试验的中后期由于γ′强化相逐渐减少,使得裂纹扩展阻力减少,裂纹扩展速率加快。

热疲劳试验后K465合金低压涡轮叶片的组织及性能

对某航空发动机K465合金低压涡轮叶片在900℃及950℃进行100次冷热循环试验,研究了叶片在热疲劳试验过程中的裂纹萌生及扩展,分析了热疲劳试验后叶片的微观组织及力学性能。结果表明,热疲劳裂纹首先从叶片工艺孔处萌生,垂直于叶片轴向方向扩展,工艺孔及缩松处的应力集中是热疲劳裂纹萌生的主要原因;冷热循环试验后枝晶干γ′相尺寸增大,立方形态γ′相边角变得圆滑不规则,且由于针状二次析出相的析出,叶片的伸长率大幅下降。