航空发动机压气机叶片黑斑的形成原因分析

贵州黎阳航空动力有限公司，贵州 贵阳 550014

压气机转子叶片工作环境十分恶劣，在工作状态下主要承受气动负荷、离心负荷、振动负荷、热负荷、榫头微动损伤等。例如，如果地面有沙石吸入，易打伤叶片；如果空中有鸟类撞入，会打断叶片；如果在沿海受到盐雾腐蚀，会诱发叶片疲劳裂纹萌生、扩展，直到断裂。压气机转子叶片应具有较高的组织稳定性，在温度和应力长期作用下，不析出有害相，保持材料组织稳定，不降低叶片的使用性能[1-2]。

某发动机压气机用钛合金叶片在精锻后进行化铣加工时，发现叶片叶身局部位置出现表面黑斑，对叶身表面进行打磨后重新化铣，其黑斑仍存在。为研究叶片黑斑的形成原因，规避叶片使用的安全隐患，现针对叶身表面的黑斑形成原因进行分析。

1 宏观分析

对产生黑斑的叶片进行宏观检查，叶片的黑斑位于叶身中部，其中叶盆侧黑斑尺寸约为3mm×3mm，与之对应的背侧黑斑尺寸约为1.5mm×1.5mm，如图1所示。在体视显微镜下观察，叶片的黑斑位置未见开口特征。

图1 叶片黑斑形貌

2 微观分析

在叶片黑斑位置和正常位置取样进行金相检查，金相检查的方向为平行于表面方向。腐蚀前观察，黑斑位置形貌与正常位置相同，未见异常。腐蚀后观察，发现黑斑位置易受腐蚀，其腐蚀后颜色偏深，在金相显微镜下观察，黑斑位置的显微组织为初生长条α+β转，缺陷位置的次生α较为明显，呈条状；正常位置的显微组织也为初生长条α+β转，但次生α呈隐针状；……