Inden for turbinemotorer bruges titanlegeringer vidt i forskellige kritiske komponenter på grund af deres unikke ydelsesfordele, opfylder komplekse og krævende operationelle forhold. Nedenfor er en detaljeret introduktion til anvendelsen af titanlegeringer i turbinedisker, turbineblade, guide skovle og forbrændingskamre sammen med en diskussion om udviklingstendenser og nye teknologier i høje temperaturlegeringer.
1,Højtemperatur titanlegeringer til turbinedisker
Turbinedisker udholder ujævne termiske belastninger under drift, hvor kantområdet oplever højere temperaturer end centret, hvilket resulterer i betydelig termisk stress. Derudover bærer de svalehale tænder de højeste centrifugalkræfter og udsætter dem for komplekse stressforhold. Derfor skal turbinediskmaterialer opfylde strenge krav: højt udbytte og krybstyrke, fremragende termisk og mekanisk træthedsmodstand, lav termisk ekspansionskoefficient, ingen hakfølsomhed og overlegen lav cyklus træthedsydelse. Titanlegeringer med høj temperatur med deres ekstraordinære egenskaber er et ideelt valg til turbinediskmaterialer, hvilket sikrer stabil og pålidelig drift under forholdet med høj temperatur og højspænding.
2,Titanlegeringer med høj temperatur til turbineblade
Turbineblade er blandt de mest kritiske komponenter i en turbinemotor. Selvom de opererer ved lidt lavere temperaturer end guide skovle, udholder de betydelige og komplekse kræfter under ekstremt barske forhold. Således skal turbinebladmaterialer have: høj oxidation og korrosionsbestandighed, fremragende kryb- og brudstyrke, god mekanisk og termisk træthedsmodstand og afbalanceret høj- og mellemstemningsydelse. Titanlegeringer med høj temperatur opfylder disse strenge krav, hvilket sikrer pålidelig bladdrift under ekstreme forhold og forlænger levetiden.
3,Højtemperatur titanlegeringer til guide skovle
Den første trins guide-skovle er blandt de komponenter, der er mest udsat for termisk stød i turbinemotorer. Som stationære dele oplever de imidlertid relativt lave mekaniske belastninger. I praksis fører spørgsmål som stressinduceret forvrængning, termisk revner på grund af hurtige temperatursvingninger og forbrændingsskader fra overophedning ofte til fejl. Baseret på deres arbejdsvilkår skal guide vingematerialer udvise: tilstrækkelig udholdenhedsstyrke og termisk træthedsmodstand, høj oxidation og korrosionsbestandighed, og hvis støbte legeringer bruges, er god støbbarhed. Titanlegeringer med høj temperatur og relaterede casting-teknologier opfylder disse krav, hvilket forbedrer pålideligheden og levetiden for guide-skovle.
4,Højtemperaturlegeringer til forbrændingskamre
På grund af den komplekse struktur af gasturbiner oplever forskellige sektioner forskellige temperaturer og stressforhold. Forbrændingskamre udholder relativt lav mekanisk stress, men betydelig termisk stress. De vigtigste krav til forbrændingskammermaterialer inkluderer: oxidation af høj temperatur og varmgaskorrosionsbestandighed, tilstrækkelig kortvarig og langvarig styrke, fremragende termisk træthedsmodstand, god bearbejdelighed (udholdenhed, bøjningsydelse) og svejsbarhed sammen med langvarig mikrostrukturel stabilitet ved operationstemperaturer. Valg af passende høj temperaturlegeringer sikrer stabil forbrændingskammerydelse i miljøer med høj temperatur, hvilket reducerer fejl forårsaget af materielle problemer.
5,Udviklingstendenser og nye teknologier i legeringer med høj temperatur
For at imødekomme kravene fra næste generations gasturbiner til materialer med højt ydeevne fortsætter fremskridt i retningsbestemt størkningstøbning og enkeltkrystallstøbningsteknologier. Derudover har pulvermetallurgi højtemperatur titaniumlegeringer og nye antioxidation\/hot-gas erosionsbeskyttelsesbelægninger set en bred anvendelse.
6,Pulver metallurgi højtemperaturlegeringsteknologi
"FGH51" En pulvermetallurgi høj-temperaturlegering, er en fase nedbørsstyrket nikkelbaseret legering fremstillet via pulvermetallurgi. -Fasen tegner sig for ca. 5% efter volumen, med dannelse af elementer, der udgør ca. 50% i atomfraktion. Fremstillingsprocessen involverer vakuuminduktionsmeltning for at producere masterlegeringsingotter, efterfulgt af forstøvning for at skabe forudlegeret pulver, som derefter behandles til komponentemner. Sammenlignet med konventionelle støbte og smedede høje temperaturlegeringer tilbyder FGH51 ensartet mikrostruktur, fine korn, høj udbyttestyrke og overlegen træthedsmodstand, hvilket gør det til den højest styrke høje temperaturlegering til 650 graders applikationer. Det bruges primært i roterende komponenter af højtydende motorer, såsom turbinedisker og bærende ringe, hvilket forbedrer ydeevne og pålidelighed markant.
7,Avancerede belægningsteknologier
For at øge driftstemperaturerne for turbineblad og forlænge levetiden opfylder beskyttelsesbelægninger-især dem, der er modstandsdygtige over for varm korrosionsmusik, strenge krav. Traditionelt diffusionsaluminid- og aluminosilicidbelægninger kan ikke længere opfylde kravene til højtryks-turbineblade, der er udsat for oxidation og højhastigheds varmgas erosion, hvilket begrænser deres anvendelse til lavtryks turbineguide-skovle og stivere.
