发动机燃气涡轮叶片断裂分析.pdf

第2051卷0年第114月期失效分析与预防November，2010
Vo1．5，No．4

发动机燃气涡轮叶片断裂分析

卢文海，刘丽玉，白明远
(1．常州兰翔机械总厂；2．北京航空材料研究院，北京100095)

[摘要】某飞机在起飞时尾喷管发生喷火，其燃气涡轮一、二级叶片断裂，在尾喷管及相关机匣内表面存在大量的金属附
着物。对断裂的叶片进行断口宏微观观察、金相组织检验。结果表明：燃气涡轮一、二级叶片断口为沿晶脆性断口，高温区
组织出现过热，局部过烧，导致叶片断裂的原因是发动机在超温状态下工作。
[关键词】燃气涡轮叶片；高温合金；超温；过烧组织
[中图分类号】V235．1[文献标志码]Adoi：10．3969／j．isan．1673,6214．2010．04．013
[文章编号】1673-6214(2010)04-0252-05

FractureAnalysisofGas-turbineBladesofAircraftEngine
LUWen-hai，LIULi—yu，BAIMing-yuan
(1．LanxiangMachineryWorks，Changzhou213022，China；
2．BengInstituteofAeronauticalMaterials，Be~jing100095，China)
Abstract：Thetailpipenozzleofanaircraftcaughtfireduringtakingof，anditwasfoundthatbothitsfirst—levelandsecond—level

gas-turbinebladeshadfractured．AlotofattachmentsexistedattheinternalsuFfaeeofthetailpipenozzle．Inordertofindoutthe

causeforthefailure，macroandmicroobservation，energyspectrumanalysis，andmetallurgicalstructureexaminationwereear-

riedout．Theresultsshowthatthefractureofthebladesisintergranularbrittlefracture．Themaincauseforthefractureofthe
bladesisoverheatingandoverburningofthehightemperatureafectedzones，whichWascausedbyovertemperatureworkofthe
engine．

Keywords：gas—turbineblade；superalloy；overtemperature；overburnedstructure

发动机从启动到停车持续时间为16min40S。叶
0引言片材质为GH710变形高温合金。
针对叶片超温对断口以及组织的影响目前报
发动机叶片是飞机的关键部件，其工作环境道较少，对燃气叶片断口和组织进行分析，确定其
恶劣，因此，失效概率也相对较高，在叶片断裂失效原因，从而为此类失效故障的研究和预防提
失效案例中，由于超温造成叶片断裂失效占的比供借鉴。
例并不最高J，但其危害很大，瞬时的超温即可
造成某个叶片折断从而打断其他叶片，乃至整台1试验过程与结果
发动机无法工作。某飞机在完成地面通电检查、9
min地面开车、武器系统的检查和加载后飞机离1．1宏观观察
地，在离地约3s时，某发动机尾喷管出现大量油燃气一、二级盘全部叶片断裂位置一致，均在
雾，随后出现火焰，紧急停车。对此发动机分解检叶片中部(高温工作区)断裂，且叶片断口的宏观
查，发现燃气涡轮一、二级叶片全部断裂，在尾喷形貌一致，整个断口较粗糙，整体呈深黑色，整个
管及相关机匣内表面存在大量的金属附着物。此宏观断口都可见反光小刻面(图1)。

[收稿日期]2010年2月5日[修订日期]2010年4月10日
【作者简介]卢文海(1965年一)，男，高级工程师，主要从事理化测试、失效及无损分析、工艺管理等方面的研究。
第4期卢文海，刘丽玉，白明远：发动机燃气涡轮叶片断裂分析253

xle(b)Second—levelgas·turbineblade

图i叶片断口宏观形貌

Fig．1Macroappearancesoffracture8urfaces

1．2微观观察二级盘叶片断口特征与一级盘叶片断口特征相
将燃气一级盘叶片断口超声清洗后放入扫描似，沿晶断裂，在叶片排气边和进气边都存在明显
电镜下进行观察。燃气一级盘叶片断口均为沿晶氧化现象。断口上局部可见类似自由表面似的熔
断裂特征(图2)。高倍