本文關鍵詞：鈦合金葉片抗砂粒沖蝕性能研究

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【摘要】：軍用直升機在沙漠環(huán)境飛行過程中,空氣中的灰塵和砂子被高速吸入發(fā)動機,造成鈦合金葉片的沖蝕損傷。沖蝕損傷會造成壓氣機葉片結構完整性遭到破壞,力學性能下降,嚴重影響發(fā)動機的正常運行和飛機的飛行安全。因此開展鈦合金材料受砂粒沖蝕的損傷分析和疲勞性能分析,對防止沖蝕損傷事件引發(fā)的飛行事故具有重要的意義。本文圍繞壓氣機葉片的砂粒沖蝕問題進行了研究,主要研究內容和結論包括以下三個方面:(1)開展了單粒子沖蝕TC4試樣的仿真與試驗研究(300m/s)。砂粒撞擊鈦合金靶板的過程中,多角粒子的破壞能量要大于球形粒子,在碰撞區(qū)域有較大殘余應力,損傷特征是隨著沖蝕角度的不同而變化的。(2)通過自行搭建的砂粒沖蝕試驗裝置,開展TC4試樣的砂粒沖蝕試驗(100m/s~300m/s)。試驗結果表明:沖蝕率峰值出現(xiàn)在沖蝕角度45°左右,沖蝕率隨著速度的增加而增加。隨著沖蝕角度的增加,沖蝕表面粗糙度先增大后減小,在60°達到最大值,粗糙度隨沖蝕速度的增加而上升。損傷表面的微觀形貌反映沖蝕機制與角度有關,當沖蝕角度較小時,沖蝕損傷以切削為主;角度提高后,材料的沖蝕損傷機理以鍛造擠壓為主。(3)分別對光滑試樣和受砂粒沖蝕的模擬葉片試驗件進行高周疲勞試驗,試驗結果表明:沖蝕會導致試樣的疲勞強度下降。對疲勞斷口觀察發(fā)現(xiàn)沖蝕導致材料表面與內部有不同的組織結構,內部出現(xiàn)了裂紋,這些缺陷使得材料對于高周疲勞變得敏感;沖蝕對基層材料的金相組織沒有影響,只有損傷表面的?相由于擠壓作用而變細。
【關鍵詞】：砂粒沖蝕 TC4鈦合金 壓氣機葉片 損傷分析 疲勞強度
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V232.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 研究背景和意義11-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 沖蝕機理的發(fā)展15-16
• 1.2.2 沖蝕對部件、設備的影響研究16
• 1.2.3 沖蝕率的影響因素研究16-17
• 1.3 沖蝕理論及影響材料沖蝕特性的因素17-22
• 1.3.1 沖蝕理論17-20
• 1.3.2 沖蝕磨損的影響因素20-22
• 1.4 沖蝕試驗設備介紹22-23
• 1.5 本文的主要內容23-25
• 第二章 單粒子沖蝕TC4試樣的仿真與試驗研究25-40
• 2.1 引言25
• 2.2 TC4試樣的單粒子沖蝕仿真研究25-34
• 2.2.1 有限元模型25-27
• 2.2.2 仿真結果分析27-34
• 2.3 TC4試樣的單粒子沖蝕試驗34-38
• 2.3.1 試驗方案34-36
• 2.3.2 試驗裝置和試驗方法36-37
• 2.3.3 試驗結果與分析37-38
• 2.4 小結38-40
• 第三章 多粒子沖蝕TC4試樣試驗研究40-53
• 3.1 引言40
• 3.2 沖蝕試驗40-51
• 3.2.1 試驗方案40-41
• 3.2.2 試驗裝置及方法41-45
• 3.2.3 試驗結果與分析45-51
• 3.3 本章小結51-53
• 第四章 沖蝕損傷試件的高周疲勞性能研究53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 疲勞概述53-54
• 4.3 高周疲勞強度試驗54-60
• 4.3.1 試驗方案54-55
• 4.3.2 試驗方法55-56
• 4.3.3 試驗結果與分析56-60
• 4.4 本章小結60-61
• 第五章 總結與展望61-63
• 5.1 主要工作與結論61-62
• 5.2 研究展望與建議62-63
• 參考文獻63-68
• 致謝68-69
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文69

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本文編號：1029322