Txoj kev rau kev tsom xam ntawm aero engine ib lub nplhaib nplhaib

Nrog rau kev txhim kho ntawm aero-engine kev ua tau zoo, lub teeb yuag thiab high-efficiency cov ntaub ntawv rau turbine blades tau dhau los ua tus qauv tsim. Silicon carbide ntev fiber ntau reinforced titanium matrix composites tau nyiam ntau xim vim lawv qhov hnyav txo qhov hnyav thiab muaj peev xwm tiv taus cov khoom hnyav. Cov khoom siv turbine no muaj lub zog siab, siab kub ua haujlwm thiab zoo heev qaug zog thiab creep zog. Cov txheej txheem tsim khoom suav nrog forging cov titanium alloy rau hauv cov hniav zoo nkauj, khaws cov qhov hauv lub nplhaib ntiv nplhaib kom sau cov khoom sib xyaw, uas yog tom qab ntawd nruj nreem khi los ntawm kub isostatic nias tshuab.

Hauv txoj kev tshawb no, kev vibration qaug zog lub neej ntawm cov hniav kuv siv FHT + HIP txheej txheem thiab cov hniav II siv cov txheej txheem FHT nkaus xwb, thiab lub hom phiaj ntawm cov voj voog yog 3 × 10^7. Hniav kuv txiav tawm qhov kev xeem ntawm 1.8 × 10^7 zaug vim yog qhov tawg, thaum hniav II dhau qhov kev xeem. Los ntawm kev tshuaj xyuas macroscopic, kev tsom xam pob txha, kev kuaj cov khoom siv, kev sim tshuab thiab kev sim ua kom tiav, cov yam ntxwv tawg thiab ua rau cov hniav kuv tau txheeb xyuas los txiav txim siab nws hom tsis ua haujlwm.

1. Cov txheej txheem xeem thiab cov txiaj ntsig

1.1 Kev tshuaj xyuas Macroscopic

Cov txiaj ntsig ntawm fluorescence nrhiav pom ntawm cov hniav kuv tawg yog pom hauv daim duab 1. Muaj cov kab nrib pleb nyob ze ntawm qhov kawg ntawm cov hniav, thiab cov fluorescence pom tau tias cov kab nrib pleb tau nkag mus rau lub thickness ntawm cov hniav, thiab cov kab nrib pleb yog li 33 hli. qhov inlet ntug ntawm cov hniav.

1.2 Kev soj ntsuam Fracture

Qhov tawg ntawm cov hniav yog qhib, thiab cov macro morphology ntawm cov pob txha tawg yog qhia hauv daim duab 2. Cov pob txha tawg yog greyish dawb, thiab cov xim yog pom tseeb txawv ntawm qhov chaw tsim khoom. Lub zuag qhia tag nrho ntawm cov pob txha tawg yog me me, thiab cov yam ntxwv ntawm cov npoo npoo thiab qhov qaug zog arcs yog qhov pom tseeb, qhia tias qhov tawg yog qaug zog tawg. Tsom ntsoov rau tus lej pej xeem: ob lub tshuab fais fab ua ntej, pub dawb rau ob lub tshuab ntaub ntawv loj, tsom rau ob lub tshuab kev paub thiab cov thev naus laus zis tseem ceeb!

Field emission scanning electron microscopy (SEM) tau siv los ntsuas qhov tawg ntawm cov hniav, thiab nws tau pom tias cov npoo tawg thiab qaug zog arcs converged rau ntawm dorsal nto ntawm cov hniav, qhia tias qaug zog pib los ntawm qhov ntawd thiab nthuav tawm ib ib qho chaw feature. Qhov chaw ntawm qhov chaw hauv cheeb tsam tau pom nyob rau hauv cheeb tsam kab liab hauv daim duab 2. Kev soj ntsuam txuas ntxiv pom tau tias qhov hnav hauv qhov chaw qaug zog yog hnyav thiab tsis pom muaj qhov tsis zoo ntawm metallurgical tsis xws luag (dub kab hauv daim duab 3a). Cov txiaj ntsig ntawm lub zog spectrum tsom xam pom tau tias O cov ntsiab lus hauv cheeb tsam no pom tseeb siab dua li hauv matrix, thiab lwm cov ntsiab lus tsis muaj qhov txawv txav. Ntshiab qaug zog bands thiab lwm yam kab nrib pleb yuav pom nyob rau hauv lub extension cheeb tsam, ntxiv kom paub meej tias cov pob txha zoo li qaug zog (Daim duab 3b). Blade machining marks (Fig. 4) tau pom nyob rau sab saum toj ntawm lub hauv paus cheeb tsam, uas muaj ib tug tej lub kaum sab xis nrog lub cracking, qhia tau hais tias kev nce qib ntawm tawg pib tsis tseem ceeb. Lub macro txoj hauj lwm ntawm qhov chaw qaug zog nyob rau sab nraub qaum ntawm cov hniav yog pom nyob rau hauv daim duab 5. Lub hauv paus cheeb tsam yog li 15 hli los ntawm qhov kawg ntawm lub ntsej muag ntawm cov hniav thiab 20 hli ntawm lub inlet ntug, thiab txuas mus rau ob sab ntawm lub taub hau thiab lub inlet ntug.

Kev ntsuas kev ua tau zoo ntawm cov tshuab tau ua rau ntawm cov hniav I thiab II, nrog 4 cov qauv coj los ntawm txhua tus hniav. Kev ntsuas tensile ntawm chav tsev kub tau ua raws li HB 5143-1996 tus qauv, kev thauj khoom ceev yog 1 hli / min, thiab ob qho qauv raug kuaj hauv txhua lub xeev. Cov txiaj ntsig tau pom nyob rau hauv Table 2. Qhov kev kuaj mob siab rau ntawm chav tsev kub tau ua raws li HB 5287-1996 tus qauv, thiab ob qho qauv raug kuaj rau txhua lub xeev. Cov txiaj ntsig tau qhia hauv Table 3.

Lub zog tawm los thiab lub zog tensile ntawm cov hniav kuv yog me ntsis qis dua li ntawm cov hniav II, qhov elongation zoo ib yam tab sis cov seem shrinkage yog pom tseeb txawv, thiab cov hniav kuv tsis muaj qhov pom tseeb caj dab. Kev ntsuas qaug zog ntawm chav tsev kub tau pom tias qhov kev ua haujlwm qaug zog ntawm cov hniav kuv tau qis dua li ntawm cov hniav II. Cov hniav kho nrog FHT tuaj yeem ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua ntawm 3 × 10 ^ 7 zaug, thaum cov hniav kho nrog FHT + HIP tsis tuaj yeem ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua, uas zoo ib yam nrog cov txiaj ntsig ntawm kev vibration qaug zog lub neej.

1.5 Kev ntsuam xyuas kev ntxhov siab

Qhov tawg tawg qaug zog ntawm cov hniav kuv pib los ntawm sab nraub qaum ntawm cov hniav thiab muaj qee qhov kev ncua deb ntawm lub ntsej muag kawg ntawm lub ntsej muag thiab sab ntawm cov hniav. Txhawm rau txheeb xyuas qhov kev sib raug zoo ntawm lub hauv paus pib qaug zog thiab kev faib tawm kev ntxhov siab, kev soj ntsuam kev ntxhov siab ntawm cov hniav yog ua tiav hauv ANSYS finite element simulation software.

Nyob rau hauv lub finite element qauv ntawm cov hniav, C3D10 keeb tau siv rau mesh faib, nrog rau tag nrho ntawm 12 035 ntsiab thiab 48 216 nodes. Thawj qhov kev txiav txim khoov kev vibration hom tau siv rau kev txheeb xyuas qhov tseeb simulation. Cov ntsiab lus siv yog qhov nkag ntawm ntug hniav, thiab ciam teb qhov chaw ntawm lub tenon yog xaiv raws li lub hauv paus kev txhawb nqa. Cov txiaj ntsig kev ntxhov siab tau tshwm sim hauv FIG. 8. Nws tuaj yeem pom tau tias muaj peb qhov kev ntxhov siab siab ntawm cov hniav, qhov siab tshaj plaws ntawm qhov kev ntxhov siab yog nyob rau sab nraub qaum ntawm cov hniav, thiab qhov siab dua qhov taw tes yog nyob ze ntawm lub taub hau kawg ntawm lub ntsej muag thiab lub qhov nkag ntawm cov hniav hauv qab. sab. Qhov chaw muaj kev ntxhov siab zoo sib xws tau pom nyob rau hauv Table 4. Qhov qaug zog ntawm cov hniav kuv yog los ntawm sab nraub qaum ntawm cov hniav, thiab qhov chaw ntawm qhov chaw yog li 15 hli los ntawm qhov kawg ntawm cov hniav thiab 20 hli los ntawm qhov inlet ntug, uas yog qhov zoo ib yam. nrog rau txoj hauj lwm ntawm qhov siab tshaj plaws kev nyuaj siab cheeb tsam C ntawm cov hniav.

2. Kev tshuaj xyuas thiab kev sib tham

Kev tsom xam pob txha pom tau hais tias cov yam ntxwv tawg ntawm cov hniav kuv ua raws li cov yam ntxwv ntawm lub voj voog siab, thiab tus lej ntawm kev ua haujlwm mus txog 1.87 × 10 ^ 7 zaug. Cov hniav kho los ntawm FHT (kev kho cua sov) txheej txheem tuaj yeem ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua ntawm 3 × 10^7 zaug; Txawm li cas los xij, cov hniav kho nrog FHT + HIP (kub isostatic nias) tawg tom qab tsuas yog 3 × 10 ^ 6 lub voj voog, thiab lawv cov khoom yas thiab qaug zog poob qis.

Nplooj II raug kho los ntawm FHT txheej txheem los tsim cov txheej txheem pob tawb, thiab cov theem acicular yog faib rau hauv cov nplej, uas txhim kho lub zog thiab qaug zog ntawm cov khoom. Ntawm qhov tod tes, tom qab FHT + HIP kev kho mob, cov nplej ntawm cov hniav kuv loj hlob zoo, thiab theem ob txuas ntxiv txuas ntxiv ntawm cov qoob loo ntawm ciam teb, uas ua rau cov kab tawg yooj yim ntawm cov ciam teb, yog li txo qis kev qaug zog.

Cov ntsiab lus finite tsom xam pom tau tias qhov siab tshaj plaws ntawm cov hniav yog nyob rau sab nraub qaum ntawm cov hniav, uas zoo ib yam nrog txoj hauj lwm ntawm qhov chaw ntawm qhov tawg kuv ntawm cov hniav. Qhov no qhia tau hais tias thaj chaw muaj kev ntxhov siab ntau tshaj plaws yog qhov chaw uas yuav ua rau qaug zog tawg. Rau HIP kho hniav I, vim yog cov qoob loo loj hlob thiab muaj nyob rau theem tsis tu ncua, thaj av no ntau dua rau kev qaug zog thaum ntxov.

Cov txiaj ntsig tau pom tias qhov thib ob forging ntawm titanium alloy tom qab kev laus kev kho mob tuaj yeem txhawb lub spherodization ntawm rab koob theem thiab tsim ib qho kev hloov pauv zoo hauv lub xeev equiaaxial qauv. Txawm hais tias cov pob txha toughness ntawm cov qauv no yog me ntsis qis dua li ntawm cov qauv pob tawb, nws yuav tsim nyog rau qhov sib npaug ntawm lub nplhaib forging. Yog li ntawd, nws raug pom zoo kom kho cov txheej txheem ua ntu zus thiab siv cov txheej txheem thib ob tom qab kub isostatic nias kom tsis txhob muaj kev cuam tshuam tsis tu ncua -theem lis ciam teb tsim thiab txhim kho tag nrho cov kev ua haujlwm ntawm cov hniav.

3. Cov lus xaus thiab cov lus qhia

1) Tom qab FHT + HIP kev kho mob, cov cuab yeej tawg ntawm ib qho ntawm cov hniav yog lub voj voog siab, thiab qhov qaug zog tawg tshwm sim los ntawm qhov siab tshaj plaws kev ntxhov siab nyob rau sab nraub qaum ntawm cov hniav.

2) Tom qab kev kho HIP, muaj cov yeeb yaj kiab txuas ntxiv nrog cov ciam teb ncaj nraim, uas txo qis kev qaug zog thiab ua rau pib ntxov ntxov ntawm qaug zog tawg.

3) Nws raug nquahu kom ua cov txheej txheem forging thib ob tom qab cov txheej txheem kub isostatic nias kom tau txais kev hloov pauv zoo hauv lub xeev spheroidized qauv kom tsis txhob muaj qhov cuam tshuam tsis zoo ntawm ntu ntu ntu ntawm kev ua haujlwm.