氢氧推力室内壁用铜合金疲劳及蠕变性能研究

丁兆波 王 珏

氢氧推力室内壁用铜合金疲劳及蠕变性能研究

丁兆波1王 珏2

（1. 北京航天动力研究所，北京 100076；2. 中国运载火箭技术研究院，北京 100076）

为了获得氢氧推力室内壁用锆铜CuZr0.15和银锆铜CuAg3Zr0.5的低周疲劳特性、蠕变特性和冷热疲劳特性，对比试验研究了在不同温度和应力应变水平下的两种材料。试验结果表明，银锆铜在相同的控制应力条件下比锆铜具有更长的疲劳寿命；而在相同的控制应变条件下，锆铜的疲劳寿命高于银锆铜；在相同应力条件下，银锆铜的蠕变总应变和残余应变均高于锆铜，其抗蠕变损伤性能稍逊于CuZr0.15；在同等热震试验条件下，两种合金的抗拉强度均随热震次数的增加出现小幅下降。相关研究结果可为分析推力室内壁裂纹失效机理，预估推力室内壁的使用寿命，优化冷却通道设计提供依据。

氢氧推力室；铜合金内壁；低周疲劳；高温蠕变；热震试验

1 引言

大推力氢氧发动机推力室由于室压高、热流大、内壁热防护非常关键。国外的SSME、Vulcain和国内的YF-XX等高压发动机在多次热试验后，在燃烧室内壁喉部及上游收敛段处均出现了不同程度的裂纹[1，2]。内壁裂纹破坏成为推力室寿命增长的主要制约因素，国内外的研究情况表明，低周疲劳和高温蠕变是造成内壁裂纹破坏的主要原因[3]。在通道许用压降和深宽比加工能力受限，以及隔热涂层和边区低混合比对燃烧稳定性影响程度不明确的情况下，采用疲劳性能更好的内壁材料（如银锆铜）是提高内壁低周疲劳寿命的最有效措施[4]。……