刘红彬，陈伟

TC11材料高低周疲劳裂纹萌生与扩展特性研究

刘红彬1，2，陈伟1

(1.南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016；2.中国燃气涡轮研究院，四川成都610500)

通过对航空发动机叶片用TC11材料在高低周复合载荷下进行裂纹扩展试验，研究了TC11材料高低周复合疲劳裂纹扩展规律，得到了高低周载荷条件下的裂纹稳态扩展曲线及断口特征。其结果可对风扇/压气机叶片抗高低周复合载荷下的裂纹扩展能力进行分析和评估，为下一代先进航空发动机设计提供技术支撑。

TC11；高低周复合疲劳；裂纹扩展；扩展速率；试验

1 引言

目前，钛合金材料在航空发动机叶片上广泛使用，其疲劳特性及裂纹扩展引起了普遍关注。由于发动机有时会处于瞬时超转状态，Hall、Stephan等开展了低周过载对高周裂纹扩展特性影响试验研究[1，2]，表明低周过载的载荷特征对钛合金材料的裂纹扩展特性影响不一。分析认为，当低周过载引起材料内部缺陷时，会加速裂纹扩展，反之则会促使裂纹闭合。Hall等还通过高温分析，认为高温导致材料软化，会减弱低周过载对钛合金材料裂纹扩展特性的影响[3]。周胜田等[4]研究了外物损伤对叶片疲劳寿命的影响，用能量等效落锤冲击钛合金TC4 (Ti-12Al-4A)板试件侧边，模拟转子叶片进气边受到小硬物颗粒冲击时引起的外物损伤，观测冲击后的缺口变形特点及缺口尺寸与冲击能量的关系。结果表明，冲击产生的缺口深度随冲击能量的增大呈非线性增加。……