热障涂层对K417G合金高温低周疲劳行为的影响.pdf

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1、热障涂层对K417G合金高温低周疲劳行为的影响19热障涂层对K417G合金高温低周疲劳行为的影响EffectsofThermalBarrierCoatingsonHighTemperatureLowCycleFatigueBehaviorofK417GAlloy周轶群，佟文伟，刘芳，张开阔(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳11OO15)ZHOUYi—qun，TONGWen—wei，LIUFang，ZHANGKai—kuo(AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shen

2、yang110015，China)摘要：研究了涂覆热障涂层的K417G合金800℃下由应变控制的高温低周疲劳行为，并对其循环应力一应变数据和应变一疲劳寿命数据进行了分析，给出了涂覆热障涂层K417G合金的高温应变疲劳参数。结果表明：K417G合金无涂层和涂覆热障涂层状态下的低周疲劳均属于应力疲劳，以弹性损伤为主；总应变幅较大时，涂覆热障涂层的K417G合金低周疲劳寿命稍优于无涂层的K417G合金。疲劳试样断口的微观分析表明：热障涂层对K417G合金低周疲劳裂纹萌生方式无明显影响；疲劳裂纹通常萌生于疲劳试样的表面或近表面，

3、表现为穿晶扩展。关键词：热障涂层；K417G合金；弹性损伤；低周疲劳行为；过渡疲劳寿命doi：10．3969／j．issn．1001—4381．2014．01．004中图分类号：TG174．4文献标识码：A文章编号：1001—4381(2014)01—0019-05Abstract：Hightemperaturelowcyclefatigue(LCF)behaviorofK417Galloywiththermalbarriercoatings(TBCs)at800℃wasinvestigatedunderfullyrev

4、ersedtotaIstrain—controlledmode．Theindi—vidualstrainfatigueparametersweregainedbytheanalysisofstrain—fatiguelifeandcyclicstress—straindata．TheresultsindicatethattheLCFofK417GalloyandK417GalloywithTBCsarestressfatigue，andtheprimarydamageofLCFprocessingiselasticdam

5、age．K417GalloywithTBCsexhib—itsalongerLCFlifethantheK417Galloy，especiallywithhigherstrain．TheSEMobservationsshowthatTBCshavelittleinfluenceontheinitiationofLCFcracksofK417Galloy．TheLCFcracksinitiatepredominantlyonthesurfaceofspecimensoratnearsurfacedefects，andthe

6、LCFspecimensexhibittransgranularpropagation．Keywords：TBCs；K417Galloy；elasticdamage；LCFbehavior；transitionfatiguelifeK417G合金是在K417合金的基础上，降低5在实际服役条件下，涡轮导向叶片等航空发动机(质量分数，下同)Co和0．3％Ti研制而成的镍基铸造高温零部件在高温下受自身尺寸伸缩的限制和交变载高温合金，具有密度小，塑性好，强度高以及良好的铸荷的作用而产生应变控制的低周疲劳损伤，严重影响造性能等优点

7、，目前用于制造高推重比航空发动机的零部件的使用寿命]，因此，高温合金材料的高温低周低压涡轮导向叶片[】]。随着航空发动机向高推重比发疲劳行为研究受到广泛重视，这些工作主要集中于研展，涡轮进口温度不断提高，即使采用先进的气膜冷却究温度、应变速率、载荷保持时间和波形等实验参数对技术，涡轮叶片材料也难以满足高推重比的要求口]。高温合金低周疲劳寿命的影响【8。随着热障涂层热障涂层是低导热的陶瓷材料YSZ(YttriaStabilized在航空发动机零部件上的大规模使用，在涡轮叶片表Zirconia)与MCrAlY金属黏结层相结合

8、的复合涂层，面涂覆热障涂层后，热障涂层对叶片材料高温低周疲具有良好的高温化学稳定性、抗冲刷性和隔热性等特劳行为的影响方面尚缺乏充分认识。点[3御。在涡轮叶片表面涂覆热障涂层，不仅可以使针对以上情况，本研究采用超音速火焰喷涂和等叶片具有良好的抗氧化腐蚀性能，同时可以大幅度降离子喷涂工艺在K417G合金表面制备热障涂层，