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单晶叶片表层组织转变影响因素及其控制方法

李世峰 马护生

李世峰, 马护生. 单晶叶片表层组织转变影响因素及其控制方法[J]. 航空动力学报, 2023, 38(1):41-46 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210438
引用本文: 李世峰, 马护生. 单晶叶片表层组织转变影响因素及其控制方法[J]. 航空动力学报, 2023, 38(1):41-46 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210438
LI Shifeng, MA Husheng. Influencing factors and control methods of surface microstructure transformation of single crystal blade[J]. Journal of Aerospace Power, 2023, 38(1):41-46 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210438
Citation: LI Shifeng, MA Husheng. Influencing factors and control methods of surface microstructure transformation of single crystal blade[J]. Journal of Aerospace Power, 2023, 38(1):41-46 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210438

单晶叶片表层组织转变影响因素及其控制方法

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20210438
详细信息
    作者简介:

    李世峰(1981−),男,副研究员,博士,主要从事航空发动机设计方面的研究。

  • 中图分类号: V232.4

Influencing factors and control methods of surface microstructure transformation of single crystal blade

  • 摘要:

    针对单晶叶片铸件在高温热处理后,极易在结构畸变区域发生结构再结晶问题,本研究提出了一种基于单晶再结晶临界应力特性的叶片结构残余应力控制方法,旨在通过研究单晶合金再结晶的临界应力特性,并结合结构细节优化设计方法,将叶片结构残余应力水平控制在单晶再结晶临界应力的安全区域内。结果表明:诱发单晶叶片结构再结晶的两大因素是温度和应力集中水平,再结晶起源于不连续的胞状组织,且发生单晶再结晶时的临界应力与叶片结构设计参数、热处理温度之间存在一定的函数关系,经真实叶片试验验证,证实该方法可实现单晶叶片结构完整性与表层组织连续性的控制,有效抑制单晶叶片表层组织的转变。

     

  • 图 1  再结晶组织形貌

    Figure 1.  Morphology of recrystallization microstructure

    图 2  $-\partial \left(\mathrm{l}\mathrm{n}\;\theta \right)/\partial \varepsilon$$\varepsilon$之间的关系曲线

    Figure 2.  Relationship curve between $-\partial \left(\mathrm{l}\mathrm{n}\;\theta \right)/\partial \varepsilon$ and $\varepsilon$

    图 3  排气边半劈缝凹槽结构示意图

    Figure 3.  Structural diagram of half split groove on exhaust side

    图 4  半劈缝凹槽优化后结构

    Figure 4.  Optimized structure of half split groove

    图 5  截面等效应力

    Figure 5.  Section equivalent stress

    图 6  排气边半劈缝凹槽优化前后验证对比

    Figure 6.  Verification and comparison before and after optimization of half split groove on exhaust side

    表  1  实验结果对比分析

    Table  1.   Comparative analysis of experimental results

    分类编号载荷F/N热处理参数实验结果
    温度/℃时间/h
    1100011002.5γγ′相未见异常。
    2100011502.5不连续的胞状组织。
    3100012002.5大量胞状组织,部分枝晶杆区出现不连续分布的晶粒。
    4100012502.5晶粒明显长大,开始聚集。
    775011502.5γγ′相未见异常。
    875012002.5不连续的胞状组织。
    975012502.5大量胞状组织,部分枝晶杆区域出现不连续分布的再结晶晶粒,
    数量少,分布零星,晶粒彼此分隔。
    1350012002.5γγ′相未见异常。
    1450012502.5γ′ 相溶解,枝晶杆区域出现少量不连续的胞状结构。
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  • 收稿日期:  2021-08-10
  • 网络出版日期:  2022-09-07

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