● 摘要
先进航空发动机性能的不断提升导致涡轮盘等热端部件的服役环境更为恶劣，采用粉末冶金工艺制造的粉末冶金涡轮盘已成为先进发动机高压涡轮盘的首选工艺路线。目前，在粉末高温合金涡轮盘的制造过程中不可避免的存在内部残余应力，从而影响涡轮盘的疲劳寿命和安全性。为此，本文考虑了工艺对粉末冶金涡轮盘疲劳寿命的影响，建立了粉末冶金涡轮盘疲劳寿命修正模型。
首先，利用DEFORM-3D有限元软件实现了某型粉末冶金涡轮盘热处理工艺（固溶+时效）的数值模拟，着重研究了涡轮盘中心孔边热处理工艺后的周向残余应力分布规律，量化了热处理工艺导致的残余应力。
接着，实验研究了循环载荷下的残余应力松弛。在不同载荷幅值下，展开粉末合金圆棒试件循环拉伸实验（应力比R= 0.1），采用X射线衍射法测量试件表面的周向和轴向残余应力，从而获得循环载荷下粉末合金试件的残余应力松弛规律。结果表明，循环载荷的应力幅值、方向是影响粉末合金试件表面残余应力松弛的主要因素。
最后，考虑残余应力松弛现象，将残余应力等效为平均应力，引入最大主应变模型和SWT模型，对粉末合金低循环疲劳寿命模型进行修正。在此基础上，通过有限元分析，获得某型粉末冶金涡轮盘在工作状态下的应力分布，应用修正的低循环疲劳寿命模型完成粉末冶金涡轮盘的寿命预估。