Влияние усталости и восстанавливающей термообработки на энергетический рельеф поверхности деталей ГТД

Анотація

Цель работы. Исследование зависимости работы выхода электронов от подготовки и вида восстанавливающей термообработки образцов из сплавов ЭП479 и ЭП866, использующихся для изготовления лопаток ГТД, и от параметров испытаний на усталость, а также определение закономерностей распределения РВЭ по поверхности испытанных образцов.

Методы исследования. Метод рентгеноструктурного анализа применили для исследования изменения микроструктуры сплавов (ширина дифракционного пика) до и после отжига образцов. Работу выхода электронов определяли с помощью замера контактной разности потенциалов. Методом дифракционной электронной микроскопии исследовали изменения в структуре сплавов в районе образования трещин.

Полученные результаты. Были проведены всесторонние исследования изменений, происходящих в рабочей части образцов при циклическом нагружении, а также после восстанавливающей термообработки и повторной циклической наработки. Установлено, что в зоне активных циклических деформаций на формирование энергетического рельефа основное влияние оказывает изменение структуры самого металла.

Обнаружено, что последующая обработка отпуском и закалкой сохраняет особенности энергетического рельефа, сформированные после первой циклической наработки.

Изучение процесса усталости с помощью РВЭ показало наличие двух стадий: обратимых структурных изменений – РВЭ колеблется, возвращаясь на исходное среднее значение, и после определенного момента изменения структуры становятся необратимыми и ведут к разрушению – значение РВЭ неуклонно падает.

Научная новизна. Впервые исследования работы выхода электронов были применены при изучении процессов усталости сплавов ЭП479 и ЭП866, использующихся в авиадвигателестроении для изготовления лопаток ГТД, работающих при знакопеременных нагрузках. Установлено, что термообработка после циклической наработки ведет к восстановлению энергетического рельефа поверхности исследуемых сплавов.

Практическая ценность. Исследование РВЭ может служить неразрушающим методом контроля лопаток ГТД, так как в месте наиболее активно происходящих микродеформаций, в котором после наработки появляются трещины, значения РВЭ в этом месте поверхности показывает провал – резкое падение уже через 1% базы испытаний.

Установлено, что после наработки можно успешно применять восстанавливающую термообработку для повышения сопротивления усталости образцов из данных сплавов.