SiC/SiC復(fù)合材料葉身硅碳棒結(jié)構(gòu)
2023-09-13 10:22:43 點擊：
試驗結(jié)果顯示，穩(wěn)態(tài)運行過程中，葉身硅碳棒下游燃氣溫度為1 150一1 200℃，測試20 h后，SiC/SiC復(fù)合材料硅碳棒未見破壞，而高溫合金葉片已出現(xiàn)肉眼可見的裂紋;測試50 h后拆卸檢查發(fā)現(xiàn)，由于試驗過程中熱電偶冷卻水意外泄漏，復(fù)合材料葉片吸收了水分，水汽化后導(dǎo)致表面EBC涂層部分脫落，但SiC/SiC復(fù)合材料硅碳棒外形仍保持完整。102次熱循環(huán)試驗后，高溫合金葉片出現(xiàn)熔化破損，而SiC/SiC復(fù)合材料葉身硅碳棒結(jié)構(gòu)完好(見圖6c)。SiC/SiC復(fù)合材料翼形硅碳棒在極端嚴(yán)酷測試條件下的性能可靠性為其在燃氣渦輪葉片上的應(yīng)用提供了保證。
導(dǎo)向葉片的熱疲勞壽命一也是其重要的使用性能之一。航空發(fā)動機工作狀態(tài)變化時，渦輪前進口溫度和其他參數(shù)隨時間延長迅速變化，使得渦輪導(dǎo)向葉片會經(jīng)歷多次加熱和冷卻，從而導(dǎo)致出現(xiàn)熱應(yīng)力和熱疲勞，葉片前緣和尾緣出現(xiàn)的裂紋通常是由熱應(yīng)力和疲勞引起的。為此，選取SiC/SiC復(fù)合材料真實渦輪導(dǎo)向葉片上的一部分作為研究對象，對其進行了熱疲勞測試。由于陶瓷基復(fù)合材料的導(dǎo)電性差，高頻感應(yīng)爐無法直接加熱，故設(shè)計了一種高溫合金傳熱結(jié)構(gòu)，采用高頻感應(yīng)爐加熱高溫合金結(jié)構(gòu)，間接對硅碳棒試件進行加熱，并利用壓縮空氣實現(xiàn)快速冷卻，測試溫度為477--919 ℃。經(jīng)過1 000次循環(huán)試驗后，在硅碳棒試件中發(fā)現(xiàn)的裂紋不超過10 mm，但可以觀察到基體的損傷;硅碳棒試件質(zhì)量減小，密度保持不變，孔隙率增加，表面受損導(dǎo)致粗糙度增加，可能會對氣動性能產(chǎn)生不利影響。經(jīng)計算，在熱疲勞載荷作用下，葉片尾緣和加熱區(qū)邊緣均出現(xiàn)最大應(yīng)力(117.6MPa)，因此，在設(shè)計中必須考慮葉片尾緣的纖維強化。zsrider.com
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