文/刘庆瑔·贵州新艺机械厂

钛合金叶片疲劳抗力的分析研究

文/刘庆瑔·贵州新艺机械厂

航空发动机叶片的失效模式主要是高周疲劳断裂，叶片表面完整性会直接影响叶片的疲劳抗力。表面完整性（surface integrity）是叶片加工后表面几何和表面物理性质的总称。前者包括表面的粗糙度、波纹度、纹理、擦痕、几何形状和尺寸偏差等；后者包括表面层的微观组织变化、塑性变形、再结晶、显微硬度、热损伤区、残余应力、晶间腐蚀等等。表面完整性是影响叶片工作质量、寿命和可靠性的重要因素，是机械制造业，特别是航空航天制造行业的重要研究课题。

钛合金叶片的疲劳抗力，对表面完整性特别敏感，许多表面因素，如污染、划伤、烧伤、夹杂、偏析、组织不均匀、腐蚀等，均能诱发疲劳裂纹萌生和扩展，导致叶片断裂。因此，广泛开展表面完整性对钛合金叶片使用性能及其可靠性影响的研究，十分重要。这方面的研究已引起工程界，特别是航空企业和科研部门的普遍关注。

装配不当的影响

钛合金叶片与其他零件装配在一起，若配合尺寸不当，或配合面接触不均匀，会引起微动疲劳断裂。例如在进行TC9钛合金500℃旋转弯曲疲劳试验时，发现在接近疲劳极限的低应力水平时，试样在φ14mm的1∶7锥度的夹头内断裂，致使疲劳试验失败，不能测出500℃下的疲劳极限。经过测量发现，试样的1∶7锥面与夹头的锥孔配合不好，有局部接触现象。在局部接触区域挤压应力过大，在试验过程中，产生微动损伤，引起微动疲劳断裂。……