Salutan penghalang terma: Perlindungan teras bilah turbin gas tugas berat
Turbin gas berat kerana kecekapan penukaran kerja terma yang agak tinggi, adalah peralatan yang paling teras dalam bidang penjanaan tenaga dan pacuan kapal, kerana teknologi pembangunan turbin gas berat peringkat tinggi adalah sangat kompleks, jadi turbin gas berat juga dikenali sebagai nadi kuasa bidang perindustrian dan pembinaan kapal China. Setakat ini, China telah berjaya membangunkan turbin gas berat kelas 50 MW, dan mencapai kejayaan dalam turbin gas berat 50 MW kelas F dari awal. Pada masa ini, China sedang menyempurnakan pembinaan tiga sistem utama turbin gas tugas berat, merealisasikan triniti reka bentuk prototaip, pembuatan peralatan dan penghantaran ujian. China juga telah menjadi negara kelima di dunia yang menguasai sepenuhnya reka bentuk dan teknologi pembuatan turbin gas tugas berat.
salutan penghalang haba
Salutan penghalang haba biasanya terdiri daripada lapisan bawah ikatan logam dan lapisan permukaan seramik, dan lapisan bawah ikatan biasanya diperbuat daripada aloi MCrAlY (M ialah Ni, Co atau Ni + Co), yang bertanggungjawab terutamanya untuk pelbagai kesan. ketidakpadanan terma peralihan, rintangan pengoksidaan dan rintangan kakisan, manakala lapisan permukaan seramik biasanya diperbuat daripada Y2O3 stabil ZrO2, yang memainkan peranan utama penebat haba. Kerana rintangan pengoksidaan suhu tinggi yang baik, rintangan hakisan dan ciri-ciri penebat haba, ia telah menjadi salah satu lapisan pelindung suhu tinggi yang paling maju untuk turbin gas berat tanah di dalam dan luar negara.
Dengan perkembangan industri penerbangan, nisbah tujahan berat enjin turbin semakin tinggi, dan suhu salur masuk turbin semakin tinggi. Mengikut sejarah penyelidikan bahan di dalam dan di luar negara, agak sukar untuk meningkatkan rintangan suhu tinggi bilah turbin dengan meningkatkan suhu penggunaan bahan dalam tempoh yang singkat. Kaedah yang boleh dilaksanakan ialah mendepositkan salutan penghalang haba pada substrat bilah turbin untuk meningkatkan suhu penggunaannya. Pembangunan masa depan teknologi salutan penghalang haba akan memberi tumpuan kepada aspek berikut:
(1) Penyelidikan mengenai sistem bahan salutan penghalang haba baharu yang sesuai untuk enjin supersonik generasi akan datang, dan cari bahan seramik dengan kestabilan fasa yang lebih baik, kadar pensinteran yang lebih rendah dan kekonduksian terma yang boleh menggantikan ZrO2 adalah kuncinya.
(2) Kajian pengoptimuman dan mekanisme bahan dan proses penyediaan sistem salutan sedia ada, termasuk komposisi lapisan ikatan Y, pemilihan oksida stabil baru seramik YSZ, penambahbaikan dan pengoptimuman struktur mikro salutan, sebagai serta kajian lanjut teknologi salutan kecerunan, untuk meningkatkan suhu kerja, hayat perkhidmatan dan prestasi penebat haba salutan.
(3) Penyelidikan mengenai kesan penebat haba salutan penghalang haba, keadaan penebat haba salutan, iaitu, kecerunan suhu, diuji melalui simulasi eksperimen, dan digabungkan dengan teori pemindahan haba, mengikut kekonduksian terma daripada bahan salutan, kesan penebat haba yang dijangkakan dan persekitaran kerja komponen hujung panas, untuk menyediakan asas bagi reka bentuk yang munasabah bagi ketebalan salutan dan memberikan arahan untuk penambahbaikan salutan.
(4) Untuk mengkaji lebih lanjut model ramalan hayat salutan terma, jika salutan penghalang haba digunakan pada bahagian berisiko tinggi enjin turbin, sistem ramalan hayat enjin mesti diwujudkan untuk memastikan keselamatan. Oleh itu, kajian lanjut mengenai mekanisme kegagalan spalling salutan penghalang haba dan tingkah laku mekanikal di bawah keadaan perkhidmatan, dsb., mewujudkan model ramalan hayat yang agak sempurna, supaya dapat menilai dengan tepat hayat perkhidmatan salutan, dan memberikan jaminan yang boleh dipercayai untuk aplikasi praktikal salutan penghalang haba.
(5) Membangunkan teknologi ujian prestasi salutan baharu, terutamanya teknologi ujian tidak memusnahkan, untuk mencirikan dengan tepat daya pengikatan antara salutan dan substrat, tahap keretakan salutan, tahap perubahan fasa dan sifat lain, supaya lebih baik mengawal kualiti salutan.
Turbin gas tugas berat menduduki kedudukan teras dalam bidang penjanaan tenaga dan pemacu Marin kerana keupayaan penukaran haba dan kerja yang cekap. Sebagai salah satu teknologi utama, Thermal Barrier Coating (TBC) memainkan peranan penting dalam meningkatkan suhu perkhidmatan dan memanjangkan hayat bilah turbin. China telah mencapai kemajuan yang luar biasa dalam bidang ini, berjaya menguasai reka bentuk dan pembuatan turbin gas tugas berat. Salutan penghalang haba biasanya terdiri daripada lapisan bawah terikat logam dan lapisan permukaan seramik, di mana lapisan bawah terutamanya memainkan peranan ketidakpadanan haba peralihan, rintangan pengoksidaan dan rintangan kakisan, manakala lapisan permukaan terutamanya memainkan kesan penebat haba. . Penyelidikan masa depan akan menumpukan pada pembangunan sistem bahan baharu, mengoptimumkan proses salutan sedia ada, menambah baik penebat haba, mewujudkan model ramalan seumur hidup, dan membangunkan teknik ujian prestasi salutan baharu untuk meningkatkan lagi prestasi salutan dan kebolehpercayaan.
