面向长寿命设计的航空发动机材料力学性能试验与表征技术进展

张悦1,2,3, 许巍1, 何玉怀1, 郭广平1,3（1.中国航发北京航空材料研究院；2.航空材料检测与评价北京市重点实验室；3.中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室）

摘要：随着我国大涵道比涡扇航空发动机向更长服役寿命和更高可靠性方向发展，材料的力学性能试验与表征成为保证其长寿命服役可靠性的关键。本文系统综述了面向长寿命设计的航空发动机材料力学性能的试验技术、损伤表征和服役寿命预测等方面的进展，主要聚焦在转子叶片材料的超高周疲劳、涡轮热端部件的高温长时蠕变、限寿件材料的真实工艺缺陷疲劳裂纹表征三个典型场景，介绍了基于电磁振动台的超高频振动疲劳、基于DIC 方法的蠕变测量、基于分段模型/物理机制的蠕变寿命预测、基于SEM/CT 的原位疲劳等技术在该领域的应用。未来，需要进一步深入研究航空发动机材料超高周疲劳裂纹萌生、长寿命蠕变速率应力依赖与微结构演化、真实工艺缺陷损伤演化等物理机制，同时需进一步推动基于迁移学习、强化学习等技术的长寿命智能预测模型，实现航空发动机零部件的组织-性能-寿命一体化评价，以应对未来航空发动机带来的持续挑战。

关键词：航空发动机；长寿命设计；超高周疲劳；高温蠕变；损伤容限