吴英龙 宣海军 单晓明 付汝龙

1.浙江大学航空航天学院，杭州，310027 2.中国航发湖南动力机械研究所，株洲,412002 3.广东汕头超声电子股份有限公司，汕头,515065

0 引言

疲劳断裂是发动机轮盘结构最常见的失效机制之一，疲劳破坏对缺陷或不连续区域会有明显的影响，而钛合金轮盘在冶炼过程中常出现硬α夹杂缺陷。根据《航空发动机适航规定》(CCAR-33R2)中33.70条款的要求，需对发动机限寿件进行损伤容限评估[1]，因此，有必要通过开展内部夹杂缺陷、疲劳裂纹扩展的高精度检测工作来研究离心轮疲劳裂纹扩展规律以及进行损伤容限评估[2]。

钛合金离心轮试验条件恶劣，型面复杂，动力无损检测困难，理论分析误差大，疲劳裂纹扩展规律较难掌握。而断口真实地记录了在载荷与环境作用下材料断裂前的不可逆变形，断口分析开辟了一个了解材料内部夹杂缺陷特征、断裂类型、疲劳裂纹扩展过程特征的途径。通过对4种扭转疲劳试验断口进行形貌观察，文献[3]研究了内部疲劳裂纹的萌生和扩展行为随缺陷特性的变化。由于这一途径具有破坏性，且基本只能定性、事后分析，因此无法即时获得疲劳裂纹产生、发展的路径信息。而开展损伤容限分析时首先需确定内部夹杂缺陷或疲劳裂纹的位置，并选定初始疲劳裂纹长度，进而进行疲劳裂纹扩展分析。相控阵全聚焦超声扫描等无损检测则提供了另一种间接地、无损地、全面地观察内部夹杂缺陷/疲劳裂纹扩展特征，以及掌握疲劳裂纹扩展规律的途径[4-5]。……