تیغه های توربین با درجه حرارت بالا در میان گرم ترین و مکانیکی بارگذاری قطعات در مهندسی مدرن است.در موتورهای جت، توربین های گاز و نیروگاه های برق صنعتی، این تیغه ها باید در برابر سرعت چرخش شدید، گازهای اگزوز شکننده مقاومت کنند و دما اغلب بیش از 1200 ° C (2،200 ° F) تحت چنین شرایطی، حتی پیشرفته ترین سوپرکار به تدریج از طریق تجزیه و تحلیل مکانیسم های خرابی موتور شناخته شده است که نمی تواند منجر به کاهش آسیب اساسی در این تیغه های اولیه و مهندسی شود.

فن آوری غیر کریپ در Blade های توربین

کریپ یک تغییر زمان وابسته، دائمی یک ماده است که در دمای بالا به استرس دائمی می پردازد.در جامدات کریستالی مانند سوپرکارهای مبتنی بر نیکل که در تیغه های توربین استفاده می شوند، هنگامی رخ می دهد که اتم ها و دررفتگی ها به اندازه کافی متحرک می شوند تا شبکه را در نهایت به طور مداوم تنظیم کنند، بر خلاف شکستگی یا خستگی، به عنوان یک سرعت، elong یا خم شدن از کار، شکستن هوا، و در نهایت کاهش سرعت از دست دادن احتقانودینامیک، و کاهش می یابد.

رفتار کریپ معمولاً در سه مرحله مشخص شرح داده می شود:

  • کریپ (Stage I): نرخ فشار در ابتدا بالا است، اما کاهش می یابد زیرا مواد سخت کار و دررفتگی ها به اوج خود رسیده است.
  • [FLT: 1] دومین کریپ (Stage II): یک حالت ثابت است که در آن نرخ فشار نزدیک به ثابت است. نسل تقسیم و نابودی تعادل متعادل هستند و این مرحله اغلب نشان دهنده اکثریت از زندگی خزه تیغ.
  • کریپ (Stage III): نرخ فشار به عنوان میکروvoids و میکروکترها شکل در مرز دانه رخ می دهد، و یا شکستگی رخ می دهد، و نشان دهنده پایان زندگی مفید است.

طراحان هدف دارند تا تیغه های توربینی را که در داخل خزه ثانویه فعالیت می کنند تا جایی که ممکن است، با استفاده از مدل های پیش بینی زندگی که دمای، استرس و میکروساختار مواد را تشکیل می دهند، نگه دارند.

مکانیسم های اولیه ی شکست کریپ

کریپ در آلیاژهای با دمای بالا از تیغه های توربین توسط چندین مکانیسم میکروسکوپی که به طور همزمان یا به طور متوالی عمل می کنند، اداره می شود. سه مورد مهم در حال حرکت، خزیدن انتشاری و مرز دانه ای کشویی هستند.هر کدام به شکل کلی و شکست نهایی تیغه کمک می کنند.

دانلود بازی Dislocation Rise

جابجایی ها نقص های خطی در شبکه کریستالی هستند.در دمای اتاق، دررفتگی ها معمولاً توسط glide در امتداد هواپیماهای لغزش حرکت می کنند، با این حال، در دمای بالا (بالای 0.4 تا 0.5 برابر نقطه ذوب در کلوین)، دررفتگی های متحرک توانایی صعود را به دست می آورند - یعنی حرکت دادن به هواپیما خود را با جذب یا تخلیه این فرآیند صعود اجازه می دهد تا موانع ثابت مانند تجزیه و نقل و نقل و نقل قولی که در غیر این مکانیسم مداوم استرس است.

نرخ صعود دررفتگی بسیار حساس به دما و غلظت تخلیه شبکه است.در سوپرکارهای مبتنی بر نیکل، حضور یکپارچه [gamma] از پیش بینی های مبتنی بر نیکل -Ni3 (Al،Ti) - صعود کنندگان به دلیل جابجایی باید از طریق یا صعود در اطراف این ذرات، با این حال دستور کاهش حجم (O) و کاهش سرعت (O) آنها (O) است.

دانلود بازی DiffusionalCurryp

در دماهای بسیار بالا و نسبتا کم استرس، پیچ و خم های پراکنده می شوند.در اینجا، اتم ها از طریق شبکه کریستالی پخش می شوند (نباررو هرنگ) یا در امتداد مرزهای دانه (پلریزی) در پاسخ به استرس کاربردی، به دلیل فشار کشیدن، اتم ها از چهره های تحت فشرده سازی به چهره ها تحت تنش مهاجرت می کنند، و باعث می شوند که دانه ها در جهت انتشار به شدت به سرعت کاهش حجم دانه های کوچک تر می رسند:

خزیدن تزریقی به حفره مرزی دانه کمک می کند: زغال سنگ های خالی در مرزهای دانه به طور خاص به استرس کششی، تشکیل حفره های کوچک که به میکروکتر ها رشد می کنند، مواد را تضعیف می کنند و سرعت خزیدن سوم را تسریع می کنند.

دانلود بازی The Bundary

در دمای بالا، مرزهای دانه مانند لایه های چسبناک رفتار می کنند. تحت استرس مداوم، دانه های مجاور می توانند نسبت به یکدیگر اسلاید کنند.قطب دانه ای بیشتر هنگامی که مرزهای حدود 45 درجه به محور کششی اعمال شده هدایت می شوند، این کشویی استرس را در اتصالات سه گانه و ذرات واقع در مرز، ترویج نوک سوراخ در تیغه های پلی کریستالی، به دقت ایجاد می کند اگر مرز شکسته شده باشد.

برای کاهش مرز شیب، طراحان آلیاژی عناصری مانند boron، zirconium و کربن را به شکل تخته سنگ و کاربید در امتداد مرزها اضافه می کنند.این ذرات مرزهای را مشخص می کنند و مانع حرکت نسبی می شوند، علاوه بر این، تکنیک های تقویت جهت، دانه های ستون فقرات را با محور تیغه هماهنگ می کنند: عدم وجود مرزهای دانه های ترانس معکوس به طور چشمگیری کاهش می یابد.

عواملی که باعث شکست کریپ می شوند

شکست کریپ تنها یک تابع از دما و استرس نیست، عوامل اضافی می توانند به طور چشمگیری زمان را برای شکستن تحت شرایط خدمات کاهش دهند.

  • سفرهای اکتشافی: حتی رویدادهای کوتاه مدت بیش از حد دما (به عنوان مثال، در طول خروج یا افزایش قدرت) می تواند سرعت تخریب میکروساختار را تسریع کند، و باعث می شود که به سرعت و اکسید به مقیاس برسد.
  • بارهای حرارتی سرد تکرار دوچرخه سواری حرارتی خستگی حرارتی را که با خزیدن ارتباط برقرار می کند، تولید شکاف های چرب را معرفی می کند.
  • [bLT: 1] اکسیداسیون با دمای بالا سطح آلیاژ را مصرف می کند و می تواند عناصر تقویت کننده مانند آلومینیوم و کروم را از نمک های ذوب شده بیشتر آسیب می زند لایه اکسید محافظ.
  • Multi محوریت حالت: تیغه های توربین تجربه حالت استرس پیچیده - تنش های شدید، خم شدن و لرزش - که می تواند باعث تسریع حفره در مقایسه با تست های ساده تک محور.
  • بی ثباتی ساختاری را ایجاد می کند؛ [FLT 1] در طول ساعات طولانی خدمات، فاز سیگما یا فاز لائوس، و لایه های پوشش دی اکسید ممکن است مراحل زیان آور (به عنوان مثال، فاز سیگما یا فاز لاود) را تشکیل دهند.

پیشرفته مواد و استراتژی های طراحی برای Mitigate کریپ

تیغه های توربین مدرن به مقاومت خارق العاده از طریق ترکیبی از علم مواد و طراحی نوآورانه دست می یابند.

Superalloys

در این میان، در این میان، در این میان، به طور کلی، در این میان، به صورت زیر، به صورت زیر، به صورت زیر، به صورت زیر، به صورت زیر به صورت زیر به صورت زیر به آن اشاره می شود.

تکنولوژی تک تک-Crystal Technology

حذف مرزهای دانه به طور کامل از طریق ریخته گری تک کریستال (به عنوان مثال، استفاده از یک کریستال دانه و یک انتخاب کننده دانه مارپیچ) مسیر را برای کشویی و خزیدن پراکنده حذف می کند. امروز، تقریبا تمام تیغه های توربین با فشار بالا در موتورهای جت مدرن تک کریستالی هستند، اغلب با قطعات خنک کننده پیچیده که در آن قرار می گیرند.

پوشش های حرارتی (TBCs)

TBC، به طور معمول ytria-stabilized zirconia (YSZ)، اعمال شده به سطح تیغه، دمای فلز را با 100-200 ° C کاهش می دهد، به طور چشمگیری کاهش نرخ خزیدن، سیستم پوشش همچنین شامل یک پوشش پیوند (به عنوان مثال، NiCoCrAlY) و یک لایه اکسید حرارتی رشد یافته است که بهبود مقاومت مداوم در برابر TBC را فراهم می کند، مانند استفاده از ثبات بیشتر، مانند استفاده از روش پایدار، مانند استفاده از پایدار، مانند استفاده از پایدار، مانند استفاده از فاز پایدار، مانند استفاده از چسب.

خنک کننده داخلی

قطعات پیچیده داخلی هوا-cooling – طراحی شده با استفاده از دینامیک مایع محاسباتی – نگه داشتن فلز تیغه در دمای قابل اعتماد. کمپرسور هوا خون از طریق کانال های مارین هدایت می شود و از طریق سوراخ های برش فیلم بر روی سطح تیغه، پیشرفت در تولید افزودنی در حال حاضر اجازه می دهد تا کانال های خنک کننده واقعا مطابقت داشته باشد که از تیغه پیروی می کنند، کاهش گرادیان حرارتی و استرس.

تست و پیش بینی زندگی کریپ در Blades

برای اطمینان از ایمنی، تیغه های توربین تحت آزمایش های سخت و مدل سازی قرار می گیرند. تست های خزیدن Unicentric بر نمونه های نماینده، منحنی های پایه را در دماهای مختلف و فشارهای پیشرفته تر ارائه می دهند. آزمایشات پیشرفته تر شامل خستگی الکترومکانیکی (TMF) است که ترکیب خزیدن و دوچرخه سواری حرارتی را تسریع می کند.

مدل های پیش بینی زندگی، مانند پارامتر لارسون-میلر، رابطه Monkman-Grant و مکانیک آسیب متقابل، تبدیل داده های آزمایشگاهی به برآورد زندگی زمینه. روش های Probabilistic حساب برای تنوع مواد و تصادفی خدمات - از جمله تکنیک های ارزیابی غیر مخرب - از جمله X-ray محاسبه شده به منوگرافی، dy فعلی، و بازرسی اولتراسونیک - برای تشخیص آسیب های اولیه و آسیب های مخرب استفاده می شود.

حذف چشم انداز

شکست کریپ در تیغه های توربین با درجه حرارت بالا یک پدیده پیچیده، چند مکانیکی است که توسط دررفتگی، صعود، جریان انتشار و مرز کشویی دانه ایجاد می شود. درک این مکانیسم ها مهندسان را قادر می سازد تا آلیاژهای، پوشش ها و معماری های خنک کننده را طراحی کنند که به تاخیر می افتند و گسترش زندگی جزء. فشار بی امان به توربین بالاتر در دما - برای بهبود بهره وری و انتشار گازهای گلخانه ای پایین - نوآوری مداوم در برابر مواد پیش بینی شده و مواد تغذیه ای است که به طور مطمئن از حد و تجهیزات مهندسی برق، و تجهیزات انرژی، ادامه می دهد.

برای مطالعه بیشتر، به کتابهای فنی بین المللی در مورد خزیدن در سوپرکارها و گزارش های فنی از مواد تیغه توربین اشاره کنید.