[发明专利]超高温原位微动疲劳实验系统

说明书

本发明公开了一种超高温原位微动疲劳实验系统，包括：保温罩、加热装置、第一试件、第二试件和夹持装置，保温罩内形成有安装空间，加热装置设于安装空间内，第一试件由镍基高温合金构成，以模拟涡轮盘，第二试件由镍基单晶合金构成，以模拟涡轮叶片，第一试件和第二试件沿水平方向设于加热装置的上端，且第一试件朝向第二试件的一端形成燕尾槽，第二试件朝向第一试件的一端形成有与燕尾槽配合的燕尾榫，夹持装置设于安装空间内，夹持装置适于夹持在配合后的第一试件和第二试件的两端，并在第一试件和第二试件的长度方向施加周期往复载荷。根据本发明实施例的超高温原位微动疲劳实验系统，可以模拟涡轮叶片与涡轮盘接触的基本型式，且结构简单。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，尤其是涉及一种超高温原位微动疲劳实验系统。

背景技术

航空发动机涡轮的工作温度决定了整个发动机的性能，因而影响了整架飞机的性能。镍基高温合金因为其具有优异的高温力学性能而被广泛应用到航空发动机涡轮叶片制造。目前，涡轮叶片和涡轮盘之间连接方式为燕尾榫槽连接，这种榫连接方式，在涡轮叶片转动过程中，会产生轴向和法向的交变载荷，并且接触区域会产生小幅度的交变运动，即微动疲劳现象。

据美国空军统计，航空发动机产生的疲劳中，六分之一以上都是微动疲劳导致的。并且一旦叶片发生疲劳断裂现象，将产生不可预计的故障乃至事故。因此，探究镍基高温合金在服役温度下的微动疲劳性能具有了重要意义。而涡轮前温度常常达到1100摄氏度以上，因此如何实现超高温下的原位微动疲劳实验系统设计，实时观测微动疲劳过程中材料的损伤失效过程，对于研究叶盘榫连接微动疲劳具有重要的理论和工程价值。

近年来，镍基高温合金的微动疲劳性能已经开展了广泛的研究，然而，想要探究超高温下(700℃以上)的镍基高温合金的微动疲劳性能，必须要解的一个问题就是如何使试件在实验时的温度达到700℃以上。如果采用了不恰当的加热方式，会在真空腔体内产生热电子，则影响原位扫描电子显微镜(Scanning Eectron Mcroscope,SEM)的二次电子接收，使图像变得模糊不清，难以进行实时观测。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种超高温原位微动疲劳实验系统，所述超高温原位微动疲劳实验系统可以模拟涡轮叶片与涡轮盘接触的基本型式，且结构简单，操作方便。

根据本发明实施例的超高温原位微动疲劳实验系统，所述超高温原位微动疲劳实验系统包括：保温罩、加热装置、第一试件、第二试件和夹持装置，保温罩内形成有安装空间，加热装置设于安装空间内，第一试件由镍基高温合金构成，以模拟涡轮盘，第二试件由镍基单晶合金构成，以模拟涡轮叶片，第一试件和第二试件沿水平方向设于加热装置的上端，且第一试件朝向第二试件的一端形成燕尾槽，第二试件朝向第一试件的一端形成有与燕尾槽配合的燕尾榫，夹持装置设于安装空间内，夹持装置适于夹持在配合后的第一试件和第二试件的两端，并在第一试件和第二试件的长度方向施加周期往复载荷。

根据本发明实施例的超高温原位微动疲劳实验系统，通过将第一试件和第二试件沿水平方向设于加热装置的上端、观测孔设于保温罩的上方，不仅使加热装置可以较方便地对第一试件和第二试件进行加热，还使得加热装置可以支撑第一试件和第二试件，以使第一试件和第二试件可以较稳定地在高温保温罩内，同时也减少了保温罩内因热辐射而产生的热电子，从而提高了观测仪在高温环境下成像清晰度，进而可以较清晰地观测微动疲劳过程中第一试件和第二试件的损伤失效过程。