针对由Ni3Al基JG4246A高温合金精铸的航空发动机尾喷管密封片在工作后出现的裂纹故障,通过开展密封片外观检查、裂纹断口分析、组织检查、化学成分分析、组织和再结晶热模拟试验等,对裂纹的性质和产生机理进行了分析。结果表明:密封片的裂纹性质为以热应力为主导致的疲劳裂纹,起源于密封片表面的再结晶层。密封片边缘局部温度超过材料允许使用温度,使其表面产生再结晶,在热应力作用下再结晶逐渐开裂形成微裂纹;局部超温也引起基体组织转变,降低了基体本身的高温性能,并促进裂纹逐渐向基体扩展,最终形成宏观裂纹。为避免类似故障再次发生,建议进一步优化密封片结构,改善温度场温度梯度,降低工作温度;增加去应力退火工艺,以降低构件的残余应力。

尾喷口在修理时,经常出现密封片和调节片因主体裂纹报废的情况,报废率相对较高。文件中要求对边缘裂纹长度小于规定值的密封片和调节片允许用钎焊进行补焊修理,但修理后的密封片、调节片仍然存在裂纹, 修复合格率极低,造成大量因裂纹长度超标而无法修复的密封片和调节片。维修时只能靠更换新品来满足装配要求,大大增加了修理成本。针对该问题情况,通过研究掌握VBC直流快频次脉冲焊接技术对密封片和调节片进行裂纹修复,可以有效解决了现有铸件密封片和调节片裂纹修复困难的问题。