陶瓷基复合材料涡轮叶盘设计、制备与考核验证

摘要：

涡轮转子是燃气涡轮发动机的核心部件.针对SiC/SiC涡轮叶盘设计、制备与考核验证开展研究,采用蛛网仿形(SWS)SiC纤维预制体作为涡轮叶盘的增强体,预制体表面分别沉积BN界面相与SiC基体,通"在线加工"方式对SiC/SiC涡轮叶盘分别进行粗加工和精加工,采用大气等离子喷涂方法制备环境障碍涂层,形成满足设计要求的涡轮叶盘.采用CT对SiC/SiC涡轮叶盘进行无损检测,表征叶盘内部缺陷分布.针对制备的SiC/SiC涡轮叶盘开展性能评价、超转试验、台架试验等考核验证,研究表明:SiC/SiC涡轮叶盘最大破坏强度达到300 MPa;在室温超转试验中,当转速达到n=104166 r/min时,叶片发生断裂,当转速达到n=108072 r/min时,轮体发生破裂;在发动机台架试验中,累积完成了N=994次最高转速nmax=60000 r/min的循环载荷及N=100次最高转速nmax=70000 r/min的循环载荷试车考核.2022年1月1日,SiC/SiC涡轮叶盘在株洲成功完成了首次飞行试验验证,这也是国内陶瓷基复合材料转子首次配装平台的空中飞行试验,验证了SiC/SiC涡轮转子在航空发动机上应用的可行性.

关键词：SiC/SiC、涡轮叶盘、蛛网仿形(SWS)、环境障碍涂层(EBCs)、超转试验、台架试验、燃气涡轮发动机

所属期刊栏目：40

分类号：TB332(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1696-1706