某型渦軸發動機動力渦輪一級葉片腐蝕特征分析

駱正軍 吳業瓊

摘要：某型渦軸發動機動力渦輪一級葉片為帶鋸齒冠、表面滲鋁的實心葉片，服役后常見該葉片葉身表面有腐蝕現象。本文對該腐蝕特征進行了微觀檢查和能譜檢測，分析了葉片腐蝕的機理，提出修理措施和建議。

關鍵詞：渦軸發動機；渦輪葉片；腐蝕特征；分析

Keywords：vortex axis engine；turbine blade；corrosion characteristics；analysis

1 故障模式

某渦軸發動機動力渦輪一級葉片基體材料為鎳基等軸高溫合金，表面滲鋁層厚度為60～75μm，葉冠帶有鋸齒形嚙合面。

葉片經常規清洗和噴濕玻璃珠特殊清洗后，目視檢查發現葉身與緣板交接區域以及緣板流道表面部分區域存在腐蝕情況，如圖1所示。放大檢查腐蝕區域，發現有規則的密集顆粒性突出物，少數呈凹坑狀，如圖2所示。

2 微觀與能譜分析

在掃描電鏡下觀察，可見凸出物多數呈圓球狀，少數呈環坑狀。如圖3所示。

對坑狀和圓球部位進行能譜分析，發現O元素和Al元素含量較高，遠大于基體中Al元素含量，同時未見燃油燃燒后P、S等元素附著。坑狀部位的能譜檢查如圖4所示。球狀部位的能譜檢查如圖5所示。葉片表面球狀位置截面形貌如圖6所示。能譜分析結果（圖7和表1）表明，涂層外層已完全氧化，氧化膜在與涂層內層界面處裂開，呈表面凸起形貌。

3 機理分析

突出物和凹坑主要位于葉片進氣邊靠葉背側，進氣邊與緣板轉接R區域以及緣板燃氣流道表面。這些部位長期受燃氣流沖刷（葉背面氣流速度更快，沖刷力更強），表面易發生氧化腐蝕，葉片表面滲鋁層會形成致密氧化膜，保護葉片表面不受燃氣腐蝕作用。服役過程中若葉片滲鋁層表面附著外來物或存在缺陷，會優先在這些地方發生局部氧化腐蝕，隨著葉片服役時間的增加，氧化腐蝕層不斷增厚。氧化腐蝕層較滲鋁層硬、熱膨脹系數小，達到一定厚度后，將從氧化腐蝕層與滲鋁層界面處開裂，在宏觀上呈凸起形貌，達到一定程度后氧化腐蝕層將破裂。

腐蝕部位除葉片進氣邊中部區域呈片狀外，其余部位主要呈密集性點蝕，點蝕發生的部位是表面滲鋁層有孔隙或表面的粗糙部位，點蝕部位能譜主要含量為O、Al化合物就說明了這一點，點蝕前期因O、Al化合物質量增加呈鼓包狀，點蝕后期鼓包點破裂，形成環坑狀腐蝕坑。

進氣邊中部區域呈片狀腐蝕，是由于點蝕發展速度快，燃氣溫度高，導致點蝕密集產生并連成一片而形成。

4 外場應對措施

配裝該型渦軸發動機的直升機在使用中，外場應通過孔探等方式對動力渦輪一級葉片進行表面檢查，如腐蝕程度超過輕度、中度或已發展為重度腐蝕時，需要引起重視，及時與修理工廠進行研究，評價發動機繼續工作的安全性，防止因腐蝕惡化而導致發生惡性故障。

如果超過工藝要求的腐蝕和/或聚集標準，或者為重度腐蝕的，需要對表面滲鋁層進行更換修理。

作者簡介

駱正軍，工程師，航空發動機渦輪專業。

吳業瓊，工程師，特種工藝專業。