《帶熱障塗層渦輪葉片壽命預測理論與實驗研究》是依託北京航空航天大學，由齊紅宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：帶熱障塗層渦輪葉片壽命預測理論與實驗研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：齊紅宇
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
熱障塗層是先進航空發動機採用的關鍵技術，然而無論在設計分析還是工程套用方面仍存在許多尚未解決的問題。現有壽命預測模型難以實現帶熱障塗層渦輪葉片的精準預測就是其中的瓶頸問題。本項目以我國先進航空發動機帶熱障塗層（EB-PVD）渦輪葉片為對象，開展其壽命預測理論與試驗研究。首先，採用共振測試原理，搭建高溫熱物理屬性測試系統，獲取陶瓷層高溫（最高1150℃）材料力學數據；鑒於陶瓷層與金屬基體的高溫變形特點，建立多物理屬性集成的粘塑性變形分析技術。而後，開展高溫、熱機械疲勞破壞試驗，利用宏細觀分析手段，揭示帶熱障塗層結構在具有顯著時變特徵的多場載荷下的損傷演化規律，結合數值分析結果，探尋主導塗層結構破壞的高溫損傷參量與力學控制變數，完善帶熱障塗層結構的強度破壞、壽命預測理論。最後，探索基於變形等效或子模型理論，實現帶熱障塗層渦輪葉片的壽命精準預測，形成具有自主智慧財產權的熱障塗層結構分析、設計技術。
結題摘要
本基金項目自2016年正式開展工作以來，以我國航空工業對推重比10-12級別的渦噴/渦扇發動機的帶塗層單晶渦輪葉片強度設計的重大需求展開基礎理論與試驗研究。首先，搭建了用於測試TBCs表層力學參數的測試平台，首次獲得了我國現有熱障塗層製備工藝條件下陶瓷表層的楊氏模量（最高溫度為1150℃）數據，建立了多物理屬性集成的先進帶TBC單晶高溫合金變形分析技術。其次，完成了模擬真實燃氣環境條件下的熱—機械疲勞試驗平台的改造，獲得了高溫熱端構件帶塗層部件的損傷演化規律和強度破壞模式， 建立了以TGO增厚為高溫損傷變數的壽命預測分析技術。最後，提出了與TBC結構細觀尺度真實應力應變場相關的等效因子，實現了對帶塗層渦輪葉片結構的熱—機械疲勞壽命進行預測。並開發針對實際結構特點的強度、疲勞壽命預測分析工具，為提高我國設計與分析帶熱障塗層渦輪葉片的強度與壽命提供了理論基礎與數據。
