Hőzáró bevonat: Nagy teljesítményű gázturbina lapátjainak magvédelme
A nehéz gázturbina a viszonylag magas termikus munka átalakítási hatékonysága miatt a legfontosabb berendezés az energiatermelés és a hajóhajtás területén, mivel a magas szintű nehézgázturbinák fejlesztési technológiája rendkívül összetett, ezért a nehéz gázturbinát más néven is ismerik. Kína ipari és hajógyártási területének hatalmi szíve. Kína eddig sikeresen kifejlesztett egy 50 MW-os nehézgázturbinát, és a semmiből ért el áttörést az F-osztályú 50 MW-os nehézgázturbinában. Jelenleg Kína tökéletesíti a nagy teljesítményű gázturbinák három fő rendszerének felépítését, megvalósítva a prototípus-tervezés, a berendezésgyártás és a tesztszállítás hármasságát. Kína egyben az ötödik ország a világon, amely teljesen elsajátította a nagy teljesítményű gázturbinák tervezési és gyártási technológiáját.
hőzáró bevonat
A hőzáró bevonat általában egy fém kötőanyagú alsó rétegből és egy kerámia felületi rétegből, a kötő alsó réteg pedig általában MCrAlY (M jelentése Ni, Co vagy Ni+Co) ötvözetből készül, amely elsősorban a többszörös hatásért felelős. átmeneti termikus eltérés, oxidáció- és korrózióállóság, míg a kerámia felületi réteg általában Y2O3-stabil ZrO2-ból készül, amely főként hőszigetelő szerepet tölt be. Jó magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenálló képessége, erózióállósága és hőszigetelő tulajdonságai miatt az egyik legfejlettebb magas hőmérsékletű védőbevonat lett az őrölt nehézgázturbinákhoz itthon és külföldön egyaránt.
A repülési ipar fejlődésével a turbinás hajtóművek tolóerő-tömeg aránya egyre magasabb, a turbina bemeneti hőmérséklete pedig egyre magasabb. A hazai és külföldi anyagok kutatási története szerint a turbinalapátok magas hőmérséklet-állóságát meglehetősen nehéz javítani az anyagok felhasználási hőmérsékletének rövid időn belüli növelésével. A megvalósítható módszer az, hogy a turbinalapát szubsztrátjára hőzáró bevonatot visznek fel, hogy növeljék annak használati hőmérsékletét. A hőzáró bevonat technológia jövőbeli fejlesztése a következő szempontokra összpontosít:
(1) A kulcsfontosságú a következő generációs szuperszonikus motorokhoz alkalmas új hőzáró bevonóanyag-rendszer kutatása, és jobb fázisstabilitású, alacsonyabb szinterezési sebességű és hővezető képességű kerámia anyagok keresése, amelyek helyettesíthetik a ZrO2-t.
(2) A meglévő bevonatrendszer anyagának és előkészítési folyamatának optimalizálása és mechanizmustanulmányozása, beleértve az Y kötőréteg összetételét, az YSZ kerámiák új stabil oxidjának kiválasztását, a bevonat mikroszerkezetének javítását és optimalizálását, ill. valamint a gradiens bevonat technológiájának további tanulmányozása a bevonat üzemi hőmérsékletének, élettartamának és hőszigetelő képességének javítása érdekében.
(3) A hőszigetelő bevonat hőszigetelő hatásának, a bevonat hőszigetelési állapotának, azaz a hőmérsékleti gradiensnek a kutatását kísérleti szimulációval tesztelik, és kombinálják a hőátadás elméletével, a hővezető képesség szerint. a bevonat anyagának, a várható hőszigetelő hatásnak és a forró végkomponensek munkakörnyezetének, hogy alapot adjon a bevonat vastagságának ésszerű tervezéséhez, és irányt adjon a bevonat javításához.
(4) A hőzáró bevonat élettartam-előrejelzési modelljének további tanulmányozása érdekében, ha a hőzáró bevonatot a turbinamotor nagy kockázatú részein alkalmazzák, a biztonság biztosítása érdekében létre kell hozni a motor élettartam-előrejelző rendszerét. Ezért a hőszigetelő bevonat repedezési tönkremenetelének mechanizmusának és az üzemi körülmények közötti mechanikai viselkedésnek, stb. további tanulmányozása egy viszonylag tökéletes élettartam-előrejelzési modellt hoz létre, hogy pontosan értékelje a bevonat élettartamát, és megbízható garanciát nyújtson a bevonat élettartamára. hőzáró bevonat gyakorlati alkalmazása.
(5) Új bevonatteljesítmény-vizsgálati technológiát, különösen roncsolásmentes vizsgálati technológiát kell kidolgozni a bevonat és a hordozó közötti kötőerő, a bevonat repedésének mértéke, a fázisváltozás mértéke és egyéb tulajdonságok pontos jellemzésére, hogy jobban ellenőrizheti a bevonat minőségét.
A nagy teljesítményű gázturbinák központi helyet foglalnak el az energiatermelés és a tengeri hajtás területén, köszönhetően hatékony hő- és munkaátalakítási képességüknek. A Thermal Barrier Coating (TBC), mint az egyik kulcsfontosságú technológia, fontos szerepet játszik az üzemi hőmérséklet javításában és a turbinalapátok élettartamának meghosszabbításában. Kína jelentős előrelépést tett ezen a területen, sikeresen elsajátította a nagy teljesítményű gázturbinák tervezését és gyártását. A hőszigetelő bevonat általában fémkötésű alsó rétegből és kerámia felületi rétegből áll, amelyek közül az alsó réteg főként az átmeneti hőkimaradás, oxidációállóság és korrózióállóság szerepét tölti be, míg a felületi réteg főként hőszigetelő hatást fejt ki. . A jövőbeli kutatások az új anyagrendszerek kifejlesztésére, a meglévő bevonási folyamatok optimalizálására, a hőszigetelés javítására, az élettartam-előrejelzési modellek felállítására, valamint a bevonat teljesítményének és megbízhatóságának további javítása érdekében új bevonatteljesítmény-vizsgálati technikák kidolgozására összpontosítanak.
