高温长寿命振动疲劳加速试验系统研制

高可靠长寿命已经成为航空航天等重大装备的发展目标和紧迫需求，我国大飞机工程总体确定的关键技术中包括了长寿命高可靠技术。高温合金用量在先进的航空发动机中占50%以上，服役性能评价方法和基础数据测试是发动机设计与选材的重要依据。项目拟基于压电超声振动和应力波原理，实现高频振动循环应力加载与控制，解决高温谐振变幅杆、延长杆、试件、夹具设计、加温及温控设计和高温振动应力测量等关键技术， 建立高稳定性和可靠性特征的长寿命高温疲劳断裂服役行为加速试验新方法. 研制出自主知识产权的高温长寿命振动加速疲劳试验测试系统样机和实验系统。从而打破不能对高温结构材料10e7周载荷循环后的高温热疲劳行为进行研究和准确描述的局面，为国内航空航天等重大装备和工程的长寿命高可靠性保障提供支撑。

重大工程和装备，比如航空发动机、汽轮机等，关键性高温部件的高可靠长寿命的验证和评价成为迫切的工程需求。但现有的技术设备无法实现高温环境条件下的下超高周疲劳加载实验，研制高温条件下的长寿命疲劳实验系统变得非常迫切。..本项目较全面地开展了高温环境条件下的高温长寿命振动疲劳加速试验系统研制。 解决温度高精测量与自动控制、7*24小时连续不间断运行和系统安全保护等关键技术。实验温度最高可达1000℃, 可以实现高温环境条件下大于10e10周次超高周次的疲劳加载。本实验系统利用传统超声疲劳试验机，使用非接触式红外测温仪对试件温度进行实时动态监测，采用间歇振动的方法保证温度波动小于±3℃。 系统具有缺气、缺水、超温等多种安全保护功能。实验结果显示，采用本系统得到的实验结果与传统疲劳加载方式的结果一致性很好。..利用研制的高温长寿命振动疲劳加速试验系统，开展了TC17和TA11在常温、300℃和350℃条件下的疲劳性能的实验研究；完成了CrMoW转子钢在常温下与600℃下10e10周次超高周疲劳实验，结果表明：高温实验环境下，发现裂纹也会从内部夹杂处萌生。超声疲劳热耗散研究表明：热耗散与疲劳损伤有直接的关系；对高温压电超声换能器的压电陶瓷进行了研究，结果表明高温压电陶瓷的介电常数随温度升高而变大；最后，研究了高温焊接对铝合金超高周疲劳行为的影响；.本文项目为进一步开展高温环境条件下金属材料高温超高周（>10e10周次）疲劳研究提供了新的有效的实验平台, 为航空发动机与汽轮机等重大装备的高温构件的超高周疲劳研究奠定了基础。