王 影 王宇宁 刘春立 韩 露 卢 鹉

（航天材料及工艺研究所，北京 100076）

文 摘 高温合金涡轮转子在经历过多次发动机试车后荧光检查发现叶片根部存在裂纹，对涡轮转子叶片裂纹进行分析。结果表明，涡轮转子叶片裂纹位于叶片根部进出口薄壁区，裂纹的开裂模式为高温疲劳开裂，属于低周疲劳，为寿命型失效。试车过程中转子叶片根部应力集中部位在高温及交变应力的交互作用下，叶尖根部应力集中区域发生蠕变和晶界择优氧化，高温蠕变和沿晶氧化相互促进，导致叶片根部的晶界弱化开裂，形成了疲劳源区，进而在后续工作过程中发生高温疲劳扩展。

0 引言

高温合金是以Fe、Ni 或Co 为基体，能在600℃以上的高温环境下抗氧化或耐腐蚀，并能在一定应力作用下长期工作的一类金属材料。GH4141 合金属于Ni-Cr-Co 基沉淀硬化变形高温合金，主要以时效沉淀γ'相和M6C 型碳化物为主要强化相，使用温度在980℃以下。合金可在650～900℃具有较高的拉伸、持久和蠕变强度、抗屈服和抗疲劳性能以及良好的抗氧化性能，是980℃以下使用力学性能最高的合金之一。此外GH4141合金的加工性能良好，被广泛用于航空航天发动机涡轮转子、涡轮盘、导向叶片、燃烧室板材承力件等重要部件［1-4］。

涡轮转子是发动机的重要部件之一，涡轮转子在服役过程中叶片一直承受复杂的循环载荷，其应力集中部位极易产生裂纹萌生、扩展和断裂，叶片的失效尤其疲劳失效具有较强的隐蔽性和突发性，发生失效时往往毫无征兆，一个叶片故障可能会带来灾难性的后果。……