Turbīnu motoru jomā titāna sakausējumi tiek plaši izmantoti dažādos kritiskos komponentos, pateicoties to unikālajām veiktspējas priekšrocībām, kas atbilst sarežģītiem un prasīgiem darbības apstākļiem. Zemāk ir detalizēts ievads titāna sakausējumu pielietojumā turbīnu diskos, turbīnu asmeņos, vadošos lāpstiņās un sadedzināšanas kamerās, kā arī diskusija par attīstības tendencēm un jaunajām tehnoloģijām augstas temperatūras sakausējumos.
1,Augstas temperatūras titāna sakausējumi turbīnu diskiem
Turbīnu diski darbības laikā iztur nevienmērīgas termiskās slodzes, jo loka laukumam ir augstāka temperatūra nekā centrā, kā rezultātā rodas ievērojams termiskais spriegums. Papildus tam, ka dovetail zobi ir visaugstākie centrbēdzes spēki, pakļaujot tos sarežģītiem stresa apstākļiem. Tāpēc turbīnu diska materiāliem jāatbilst stingrām prasībām: augsta raža un šļūdes stiprība, lieliska termiskā un mehāniskā noguruma izturība, zema termiskās izplešanās koeficients, bez iegriezuma jutība un augstāks zema cikla noguruma veiktspēja. Augstas temperatūras titāna sakausējumi ar izcilām īpašībām ir ideāla izvēle turbīnu diska materiāliem, nodrošinot stabilu un uzticamu darbību augstas temperatūras un augstas stresa apstākļos.
2,Augstas temperatūras titāna sakausējumi turbīnu asmeņiem
Turbīnu asmeņi ir vieni no viskritiskākajiem komponentiem turbīnu motorā. Lai arī tie darbojas nedaudz zemākā temperatūrā nekā virzošie lāpstiņas, tie iztur būtiskus un sarežģītus spēkus ārkārtīgi skarbos apstākļos. Tādējādi turbīnu asmeņu materiāliem jābūt: augsta oksidācija un izturība pret koroziju, lieliska šļūde un plīsuma stiprība, laba mehāniskā un termiskā noguruma izturība un līdzsvarota augstas un vidējas temperatūras veiktspēja. Augstas temperatūras titāna sakausējumi atbilst šīm stingrajām prasībām, nodrošinot uzticamu asmeņu darbību ārkārtējos apstākļos un pagarinot kalpošanas laiku.
3,Augstas temperatūras titāna sakausējumi virzošajiem lāpstiņām
Pirmās pakāpes vadotnes lāpstiņas ir vienas no komponentiem, kas visvairāk pakļauti termiskajam šokam turbīnu motoros. Tomēr kā stacionāras daļas tās piedzīvo salīdzinoši zemas mehāniskas slodzes. Praksē tādi jautājumi kā stresa izraisīts izkropļojums, siltuma plaisāšana ātras temperatūras svārstību dēļ un apkarošanas apkarošanas sadedzināšana bieži izraisa neveiksmes. Balstoties uz viņu darba apstākļiem, vadošajiem lāpstiņu materiāliem jābūt: pietiekama izturības izturība un termiskā noguruma izturība, augsta oksidācija un izturība pret koroziju un, ja tiek izmantoti sakausējumi, ir laba atlasība. Augstas temperatūras titāna sakausējumi un ar to saistītās liešanas tehnoloģijas atbilst šīm prasībām, uzlabojot ceļveža lāpstiņu uzticamību un dzīves ilgumu.
4,Augstas temperatūras sakausējumi sadedzināšanas kamerām
Gāzes turbīnu sarežģītās struktūras dēļ dažādās sekcijās ir atšķirīga temperatūra un stresa apstākļi. Sadegšanas kameras iztur relatīvi zemu mehānisko spriegumu, bet ievērojamu termisko spriegumu. Galvenās prasības par sadegšanas kamerām ir: augstas temperatūras oksidācija un karstā gāzes korozijas izturība, atbilstoša īstermiņa un ilgtermiņa stiprība, lieliska termiskā noguruma izturība, laba apstrādājamība (izturība, liekšanas veiktspēja) un metināmību, kā arī ilgtermiņa mikrostruktūras stabilitāti darbības temperatūrā. Piemērotu augstas temperatūras sakausējumu atlasīšana nodrošina stabilu sadegšanas kameras veiktspēju vidē ar augstu temperatūru, samazinot kļūmes, ko izraisa materiālu problēmas.
5,Attīstības tendences un jaunās tehnoloģijas augstas temperatūras sakausējumos
Lai apmierinātu nākamās paaudzes gāzes turbīnu prasības augstas veiktspējas materiāliem, progresēšana turpinās virziena sacietēšanas liešanā un viena kristāla liešanas tehnoloģijās. Turklāt ir plaši izplatīti pielietoti metalurģijas augstas temperatūras titāna sakausējumi un jauni antioksidācijas/karstās gāzes erozijas aizsargi.
6,Pulvera metalurģijas augstas temperatūras sakausējuma tehnoloģija
"FGH51" pulvera metalurģijas augstas temperatūras sakausējums ir fāzes nogulsnēšanās stiprināts sakausējums, kas bāzes niķeļa bāzes, kas sagatavots, izmantojot pulvera metalurģiju. Fāze veido apmēram 5% pēc tilpuma, veidojot elementus, kas veido aptuveni 50% atomu frakcijā. Ražošanas process ietver vakuuma indukcijas kausēšanu, lai iegūtu galvenos sakausējumus, kam seko atomizācija, lai izveidotu iepriekš sakārtotu pulveri, kuru pēc tam apstrādā komponentu sagatavēs. Salīdzinot ar parastajiem cast un kaltajiem augstas temperatūras sakausējumiem, FGH51 piedāvā vienotu mikrostruktūru, smalkus graudus, augstu ražas stiprumu un augstāku izturību pret nogurumu, padarot to par augstākās izturības augstas temperatūras sakausējumu 650 grādu lietojumprogrammām. To galvenokārt izmanto augstas veiktspējas dzinēju, piemēram, turbīnu diskus un slodzes gredzenu, rotējošos komponentos, ievērojami uzlabojot veiktspēju un uzticamību.
7,Uzlabotas pārklājuma tehnoloģijas
Lai palielinātu turbīnu asmeņu darbības temperatūru un pagarinātu kalpošanas laiku, aizsargājoši pārklājumi, it īpaši tie, kas izturīgi pret karsto koroziju, atbilst stingrām prasībām. Tradicionālie difūzijas aluminīdu un alumīnosilicīdu pārklājumi vairs nevar apmierināt augsta spiediena turbīnu asmeņu prasības, kas pakļautas oksidācijai un augsta ātruma karstās gāzes erozijas, ierobežojot to izmantošanu ar zema spiediena turbīnu virzošo lāpstiņām un statņiem.
