徐可君,肖阳,秦海勤,贾明明

海军航空大学 青岛校区,青岛 266041

随着航空技术的不断发展,航空发动机推重比及燃烧室温度不断提高,对涡轮盘用高温合金的性能要求也随之提高,传统的铸造合金制备工艺已经不能满足现代航空发动机涡轮盘的发展需求[1]。为此,20世纪60年代粉末高温合金应运而生。粉末高温合金具有晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析等优点,其高温环境下强度远远高于传统铸造变形高温合金[2],已成为先进航空发动机热端部件的首选材料[3-4]。作为航空发动机的关键热端部件,涡轮盘的典型工作载荷就是高温下带保持时间的非对称循环载荷[5],其损伤来自于疲劳、蠕变及二者的交互作用[6]。因此,高温疲劳-蠕变交互作用下涡轮盘的性能状态已成为影响发动机安全性、耐久性和可靠性的重要指标,实现涡轮盘用粉末高温合金材料疲劳-蠕变寿命的准确预测十分必要[7]。

目前国外开展了一系列保载条件下粉末高温合金涡轮盘的疲劳试验及寿命预测研究。Goswami和Hanninen[8-10]收集了多种粉末高温合金材料(Waspaloy、Rene95、In100、Rene80等)保载条件下的疲劳试验数据,发现保载时间的存在会对粉末高温合金的疲劳性能产生显著影响,制约材料的使用寿命。蒋祖国[11]分别采用频率分离法、Ostesgren法、应变范围区分法(Strain Range Partitioning, SRP)以及损伤率法,对Rene95合金的疲劳-蠕变寿命进行了预测,发现上述4种方法误差较大,预测结果均处于±2倍分散带以外,表明对于高强度、低韧性的粉末材料,其寿命预测方法有待于深入研究。……