近年來,高性能航空發(fā)動機向著高推重比、低能耗方向不斷發(fā)展,作為核心機之一的壓氣機需要通過大幅提高單級增壓比、降低零部件重量等舉措以滿足其使用性能,致使對壓氣機葉片的材料、結(jié)構(gòu)強度和制造工藝等方面提出更高的標準。TiAl合金憑借低密度、高比強度和優(yōu)異的高溫性能等優(yōu)點,在航空工業(yè)領(lǐng)域表現(xiàn)出勢不可擋的發(fā)展?jié)摿�。目�?大部分TiAl合金由于室溫脆性差仍需要在高溫條件下鍛造成形,但是其熱加工性能（變形溫度高、流動應(yīng)力大）和抗微動損傷性能較差等問題在一定程度上阻礙了TiAl合金在壓氣機葉片上的應(yīng)用進程。有研究表明,置氫處理工藝可以改善TiAl合金熱變形能力,但是由于該方法在國內(nèi)起步較晚,發(fā)展尚未成熟,通過該方法改善葉片成形特性的研究較少。因此,本文基于氫致TiAl合金增塑行為,對TiAl合金葉片進行置氫處理,以改善其熱機械加工成形性能,實現(xiàn)氫對TiAl合金塑性變形過程中變形溫度和應(yīng)變速率的精確調(diào)控;并在此基礎(chǔ)上,對航發(fā)壓氣機TiAl合金葉片進行微動摩擦學(xué)特性研究及有限元仿真分析和優(yōu)化設(shè)計,為TiAl合金材料在航空發(fā)動機葉片上的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。首先采用置氫處理工藝（固態(tài)置氫法）對壓氣機葉片材料Ti-4... 

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 TiAl合金研究概況
        1.2.1 TiAl合金的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 TiAl合金的晶體結(jié)構(gòu)及組織控制
    1.3 氫致TiAl合金增塑行為研究現(xiàn)狀
        1.3.1 置氫處理工藝
        1.3.2 置氫對TiAl合金高溫塑性變形能力的影響
        1.3.3 置氫對TiAl合金微觀組織結(jié)構(gòu)的影響
    1.4 微動摩擦學(xué)特性研究
        1.4.1 微動摩擦學(xué)概述
        1.4.2 航空發(fā)動機壓氣機葉片材料的微動磨損行為研究現(xiàn)狀
    1.5 研究內(nèi)容
    1.6 技術(shù)路線
第二章 航發(fā)壓氣機葉片用置氫TiAl合金室溫組織性能
    2.1 引言
    2.2 實驗材料與方法
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 固態(tài)置氫處理
        2.2.3 微觀組織分析
        2.2.4 室溫顯微硬度測試
    2.3 氫對合金室溫組織的影響
    2.4 氫對合金顯微硬度的影響
    2.5 本章小結(jié)
第三章 航發(fā)壓氣機葉片用置氫Ti-45Al-9Nb合金高溫變形行為及組織演變規(guī)律
    3.1 引言
    3.2 試驗過程
    3.3 置氫Ti-45Al-9Nb合金高溫變形力學(xué)行為
        3.3.1 Ti-45Al-9Nb合金真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征分析
        3.3.2 應(yīng)變速率對流動應(yīng)力的影響
        3.3.3 變形溫度對流動應(yīng)力的影響
    3.4 Ti-45Al-9Nb合金高溫變形本構(gòu)方程
    3.5 置氫Ti-45Al-9Nb合金高溫變形組織演變規(guī)律
        3.5.1 氫對組織演變規(guī)律的影響
        3.5.2 應(yīng)變速率對組織演變規(guī)律的影響
        3.5.3 變形溫度對組織演變規(guī)律的影響
    3.6 置氫TiAl合金裂紋擴展機制研究
    3.7 本章小結(jié)
第四章 航發(fā)壓氣機葉片微動摩擦學(xué)特性
    4.1 引言
    4.2 微動摩擦磨損試驗
    4.3 未置氫與置氫Ti-45Al-9Nb合金切向微動磨損的運行行為
        4.3.1 摩擦力-位移幅值曲線
        4.3.2 運行工況微動圖
        4.3.3 微動摩擦系數(shù)
    4.4 切向微動磨損表面形貌
        4.4.1 磨痕深度
        4.4.2 未置氫與置氫Ti-45Al-9Nb合金微動表面磨損形貌
    4.5 本章小結(jié)
第五章 航發(fā)壓氣機葉片有限元仿真分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 流固耦合仿真分析原理
        5.2.1 流體控制方程
        5.2.2 固體控制方程
        5.2.3 流固耦合控制方程
        5.2.4 湍流模型
    5.3 壓氣機葉片三維幾何模型
        5.3.1 壓氣機葉片及輪盤固體域建模
        5.3.2 壓氣機葉片外流體域幾何建模
    5.4 流固耦合計算平臺搭建
    5.5 流固耦合仿真分析
        5.5.1 氣動流場仿真分析
        5.5.2 結(jié)構(gòu)強度分析
    5.6 流固耦合計算結(jié)果及分析
        5.6.1 葉片等效應(yīng)力和變形位移結(jié)果分析
        5.6.2 葉片優(yōu)化設(shè)計及結(jié)果分析
    5.7 葉片模態(tài)分析
    5.8 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]合金元素對β-γTiAl合金熱處理組織的影響[J]. 徐萌,張樹志,趙宇,張長江,林鵬,韓建超,朱冬冬.  稀有金屬材料與工程. 2019(01)
[2]Recent development of casing treatments for aeroengine compressors[J]. Xiaofeng SUN,Xu DONG,Dakun SUN.  Chinese Journal of Aeronautics. 2019(01)
[3]航空發(fā)動機復(fù)合材料靜子葉片研究進展[J]. 王燚林,劉天生,劉東,史鵬程,祝穎丹,陳明達.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2018(12)
[4]榫連接結(jié)構(gòu)高溫低周微動疲勞試驗[J]. 王楠,崔海濤,張宏建.  航空動力學(xué)報. 2018(12)
[5]航空發(fā)動機發(fā)展簡述及趨勢探索[J]. 高玉龍.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2018(07)
[6]置氫Ti-55鈦合金變形本構(gòu)方程及高溫增塑機理研究[J]. 紀博宇,李細鋒,李劍飛.  塑性工程學(xué)報. 2018(01)
[7]TiAl基合金成形技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J]. 張琛,楊森,顏銀標.  兵器材料科學(xué)與工程. 2017(04)
[8]高Nb-TiAl合金高溫固態(tài)置氫組織與高溫變形行為[J]. 馬騰飛,陳瑞潤,郭景杰,丁宏升,蘇彥慶,傅恒志.  稀有金屬材料與工程. 2017(S1)
[9]Hot deformation behavior and microstructural evolution of powder metallurgical TiAl alloy[J]. Na Liu,Zhou Li,Wen-Yong Xu,Yue Wang,Guo-Qing Zhang,Hua Yuan.  Rare Metals. 2017(04)
[10]損傷容限型鈦合金TC4-DT的微動磨損性能[J]. 丁燕,梁軍,鄧凱,柏林,戴振東.  中國有色金屬學(xué)報. 2017(03)

博士論文
[1]置氫Ti-46Al-2V-1Cr-0.3Ni合金高溫變形規(guī)律及改性機理研究[D]. 溫道勝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]航空發(fā)動機壓氣機葉片流固耦合振動的動力學(xué)特性研究[D]. 王丹.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號：3716825