本文对某型号航空发动机GH4033第三级涡轮叶片榫头裂纹及断裂失效进行了分析,确定了失效模式为两类,第一类为蠕变疲劳裂纹,第二类为起始应力较大的高低周复合疲劳断裂。研究发现GH4033合金屈服强度偏低、晶界强化能力不足是叶片发生蠕变疲劳开裂的主要原因。而叶片的高低周复合疲劳断裂则主要与个别相邻叶片的叶冠间隙偏大引发的高振动弯曲应力及R处加工刀痕引发的应力集中有关

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第2 0第 1期 2卷 2月 0 7年

失效分析与预防

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某航空发动机第三级涡轮叶片失效分析 王红，左华付，训，何林奇辉，胡祥松 (中国南方航空工业责任有限公司，洲 4 20 )株 10 2 [摘要】本文对某型号航空发动机 G 4 3 H 0 3第三级涡轮叶片榫头裂纹及断裂失效进行了分析，确定了失效模式为两类，

第一类为蠕变疲劳裂纹，二类为起始应力较大的高低周复合疲劳断裂。研究发现 G 4 3第 H 0 3合金屈服强度偏低、晶界强化能力不足是叶片发生蠕变疲劳开裂的主要原因。而叶片的高低周复合疲劳断裂则主要与个别相邻叶片的叶冠间隙偏大引发的高振动弯曲应力及 R处加工刀痕引发的应力集中有关。最后提出了预防叶片发生该类失效的措施。 [关键词】涡轮叶片； H 0 3; G 4 3大应力疲劳；蠕变疲劳；失效【中图分类号】 V 3 .5 2 19【文献标识码] A 【文章编号】 17— 2 4 20 0 .0 40 6 3 6 1 (0 7)10 2 -5 .

Fal e An l sso r ubn ld fA r.n ie i ur a y i f3 aT rieBa eo eoe g s n WA G H n, U af, u, I i u, U X agsn N o g Z O Hu— HE X n LN Q— i H i— g u h n o ( hn ai a ot v t nIds il o oai i Z u o 4 20,C i ) C i N t n l u A i i nuta r r o L a o S h ao r C p t n d。 hz u 10 2 h n h a Ab t a t T i a e n lz d t e r b e r c sa d f c u e fi r s o e3 d t r i e b a e fGH 0 3 i o e o e gn s sr c: h sp p ra ay e a b tc a k a t r le ft r u b n ld s o 4 3 n s me a r - n i e . h n r au h h al e mo e c u d b ca sf d a t r p f i e a d t e c mpe ih c ce a o y l ai r t r r u t r T e f i r d o l ls i e e c e t u n h o lx h g y l d lw c c e ft e

f cu s l d f m u e i s h e ag n u g a e e e o i i al i h sr s .T e man c u e o h r e ai e c c ig wee t e lw il t n t d t e p o if r e n f c nt l h g te s h i a s sf rt e c e p ft i y u g r k n r h o ye d sr g h a o rr n o c me te e t a e n h e f GH4 3 .An h i a s sfrt e h s te sf t e fa t r e h ih b n ig v b t n sr s r m e lr ei t ra o 03 d t eman c u e h ih s s i r cu w r t hg d n - i r i te sfo t a g n ev o r ag u e e e e a o h l e w e 0 i s r u sa h t s o c nr i r b t e n 8 me t h o d d t e s e s c n e t t n f m h c i ig r ma k tt Me u me t we i e o s c p n r ao o t ma h n n e e r s a h R. e s e a r n s r gv n t u h e f l e, i a ur s

Ke r s tr i e b a e;GH4 3 y wo d:u b n ld 0 3;h s t s a i e;c e p f t e;fi r ih sr sft e u g re i ag u al e u

1引言 叶片失效是发动机的常见失效形式之一¨。 某型号航空发动机是我国目前生产使用的长寿命涡桨发动机。该型发动机单台最长使用寿命已超过 50h 00。该型发动机第三级涡轮叶片在使用过程中多次失效。叶片失效形式可分为两类，一类第是长时间使用后叶片 123榫齿底部 R处的表面、、开裂失效 (光检查中发现 )第二类是少数发动荧；机在使用过程中叶片第 1榫齿与伸根转接 R处的断裂失效。第三级涡轮叶片材料为 G 43金， H 03合 叶片结构为榫齿由左右叶片对半耦合，叶尖带冠。

2失效模式分析 2 1第一类失效叶片 .

使用 40 h以上的第三级涡轮叶片， 12 50第、、 3榫齿底部 R处普遍存在长短不一的表面裂纹，

其中第 1齿 R处较为严重，况见表 1榫情。 观察发现，裂纹

首先在叶片表面的三叉晶界

处萌生，沿晶界扩展，成表面微裂纹 (长度并形其 一

般在 0 1 m以下 )图 1。在后续使用过程 .m ( )

中，裂纹进一步扩展成为宏观裂纹。将宏观裂微 纹打开进行断口观察，裂源区呈沿晶特征 (断图

2,展区断裂形貌为疲劳弧线和浅而细的韧窝 )扩 ( 3。这类叶片的失效模式为蠕变疲劳，主图 )其 要特征为：

本文确定了该型发动机第三级涡轮叶片的失效模式，了失效原因，出了预防措施。分析提 【收稿日期】 20 0 6年 l 1日 2月

【修订日】 20期 0 6年 l月 l 2 6日

【作者简介】王红(9 9年一)。 16女工程师，主要从事金属材料检测及失效分析。