高溫長壽命振動疲勞加速試驗系統研製

《高溫長壽命振動疲勞加速試驗系統研製》是依託四川大學，由王清遠擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高溫長壽命振動疲勞加速試驗系統研製
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王清遠
• 依託單位：四川大學

項目摘要

高可靠長壽命已經成為航空航天等重大裝備的發展目標和緊迫需求，我國大飛機工程總體確定的關鍵技術中包括了長壽命高可靠技術。高溫合金用量在先進的航空發動機中占50%以上，服役性能評價方法和基礎數據測試是發動機設計與選材的重要依據。項目擬基於壓電超聲振動和應力波原理，實現高頻振動循環應力載入與控制，解決高溫諧振變幅桿、延長桿、試件、夾具設計、加溫及溫控設計和高溫振動應力測量等關鍵技術， 建立高穩定性和可靠性特徵的長壽命高溫疲勞斷裂服役行為加速試驗新方法. 研製出自主智慧財產權的高溫長壽命振動加速疲勞試驗測試系統樣機和實驗系統。從而打破不能對高溫結構材料10e7周載荷循環後的高溫熱疲勞行為進行研究和準確描述的局面，為國內航空航天等重大裝備和工程的長壽命高可靠性保障提供支撐。

結題摘要

重大工程和裝備，比如航空發動機、汽輪機等，關鍵性高溫部件的高可靠長壽命的驗證和評價成為迫切的工程需求。但現有的技術設備無法實現高溫環境條件下的下超高周疲勞載入實驗，研製高溫條件下的長壽命疲勞實驗系統變得非常迫切。 本項目較全面地開展了高溫環境條件下的高溫長壽命振動疲勞加速試驗系統研製。 解決溫度高精測量與自動控制、7*24小時連續不間斷運行和系統安全保護等關鍵技術。實驗溫度最高可達1000℃, 可以實現高溫環境條件下大於10e10周次超高周次的疲勞載入。本實驗系統利用傳統超聲疲勞試驗機，使用非接觸式紅外測溫儀對試件溫度進行實時動態監測，採用間歇振動的方法保證溫度波動小於±3℃。 系統具有缺氣、缺水、超溫等多種安全保護功能。實驗結果顯示，採用本系統得到的實驗結果與傳統疲勞載入方式的結果一致性很好。 利用研製的高溫長壽命振動疲勞加速試驗系統，開展了TC17和TA11在常溫、300℃和350℃條件下的疲勞性能的實驗研究；完成了CrMoW轉子鋼在常溫下與600℃下10e10周次超高周疲勞實驗，結果表明：高溫實驗環境下，發現裂紋也會從內部夾雜處萌生。超聲疲勞熱耗散研究表明：熱耗散與疲勞損傷有直接的關係；對高溫壓電超聲換能器的壓電陶瓷進行了研究，結果表明高溫壓電陶瓷的介電常數隨溫度升高而變大；最後，研究了高溫焊接對鋁合金超高周疲勞行為的影響； 本文項目為進一步開展高溫環境條件下金屬材料高溫超高周（大於10e10周次）疲勞研究提供了新的有效的實驗平台, 為航空發動機與汽輪機等重大裝備的高溫構件的超高周疲勞研究奠定了基礎。