המונחים: Yield Strength and Turbine Blade Performance

(העל-פי כלולים המבוססים על ניקל הם חומרי העבודה עבור החלקים החמים ביותר של מנועי טורבינות גז, כולל להבים טורבינות בלחץ גבוה, במרכיבים אלה, להבים חייבים לסבול מתחים צנטריפוגיים קיצוניים, טמפרטורות גבוהות, חמצן וסביבות מכוערות, ורכיבי אופניים תרמיים, בסופו של דבר הנכס המכאני הקריטי ביותר לתכנון בתנאים אלה הוא FLT:0, כוח ממבנה גבוה של כוח מחוספס, של כוח מחוספס ואפקטים, אשר מתחיל מחוספסים של כוח מפלסטיק, ובסופו של כוח מפלסטיק, ובסופו של כל אלה, ובסופו של דבר, אשר מתחיל מחץ, כלומר, כלומר, על ידי כוח מחוספסים, על ידי לחץ מפלסטיק, על ידי כוח עליון, וגרם, על ידי כוח מחוספס, על ידי כוח עליון, ודימום מפלסטיק, ו- 1 וגרם, על ידי כוח מחוספס, בסופו של כל לחץ על ידי כוח מחוספס, בסופו של כל אחד, ובסופו של דבר, על ידי כוח מחץ, על ידי כוח מחוספס, על ידי כוח מחוספס, על ידי כוח מחוספס, על ידי לחץ מפלסטיק, על ידי כוח עליון, על ידי כוח מחוספס

המונחים: Nickel-based Superalloys

(הופנה מהדף ⁇ ) מבוסס ניקל (וגביע; 50% על ידי משקל) עם תוספות משמעותיות של כרום, cobalt, אלומיניום, טיטניום, ואלמנטים חוזרים כגון Molybdenum, tungstensten, rhenium ו-ruium (שלב ניקל, &gama;) מספק דו-חמצני, tungsma) של LT2Flyi; LT2i) {\displaystyle:

מטריקס גאמפמה ותפקידו

ה-FCC (FCC) γ מטריקס מספק את הכוח הבסיס באמצעות אפקטים של פתרון מוצק.ניקל עצמו יש אנרגיה פגומה גבוהה של תקלות (SFE), המשפיעה על פירוק צלב חוצה-slip וטפס.הוספת אטומים solute מורידים את SFE, משנה התנהגות פירוק, ומספק חיכוך נגד פיזור הזנחה.

Gamma-Prime Precipitates

החלקיק, הגודל והפצה של γ ′ precipitate הם ה-Digitals העיקריים של כוח התשואות במשקעים-מטופים מוצצים; precipitates הם spherical in low-volume-fraction ⁇ s; אבל להיות cuboidal ב שבריריות גבוהות יותר.

חיזוק מכניזם מושפע על ידי Alloying

עוצמת התשואות של סופר-על מבוסס ניקל בטמפרטורה נתונה היא סכום התרומות ממספר מנגנונים:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (ב"ג) ,"התחר" (ב"ג)
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) עבדו קשה (בדרך כלל לא ניתן לייחס שירות)

אלמנטים של כלולים משפיעים על כל אחד מהם אחרת, ואת הממשק קובע את עקומת כוח התשואות הסופי מטמפרטורת החדר ליד ה- γ ′ solvus.

פתרון מוצק מחזק

אלמנטים המעדיפים חלוקה מועדפת ל- γ מטריקס, כגון:0 טונגסטן, molybdenum, rhenium, ו chromiumFLT:1, מעוות את ה- lattice ואת צפיפות שלב סגסוגת true סגסוגת tbrie (Ricial Recona) שלה, אך חיזוק ההשפעה הוא פרופורציה לריכוז solute וגודל מול ניקל לא רצוי, למשל, יש הבדל אטומי חזק יותר, אך גורם יעיל יותר.

הפתרון המוצק מחזק את התרומה לתשואות כוח בדרך כלל עוקב תלות עממית בריכוז solute (FreaLT:0igcioFLT:1cioFLT:21/2earFLT 3: 3) בטמפרטורות גבוהות, SSS הוא פחות יעיל כי דיפוזיה מסייעת פירוקים לעקוף אטומים solute.

חיזוק

[ה]הופנה מהדף ו-prime; precipitates לספק את החיזוק העיקרי בטמפרטורות בינוניות וגבוהות.המנגנון משתנה מחיתוך (מדבקות, קטנטנות, בדרך כלל בטמפרטורות נמוכות יותר ובתנאים מתחת לגיל) כדי Orowan לעקוף את השבר של קיצוץ של 800 נקודות עיקריות או יותר מ-Fgam רגיל, כוח מצטבר ממשקעים יכול להיות ביטוי כתפקוד של נפח של 3 (Fate2; 000) בממוצע, 000; 000; 000; גודל של LT2; גבוה יותר (Fate)

בנוסף, האנרגיה של ה-APB (APB) של ה- γ ו-prime; שלב הוא פרמטר קריטי.APB אנרגיה הוא האנרגיה הנדרשת כדי ליצור דומיין אנטי-phase כאשר פירוק חתכים דרך התוספת הנדונה הזמנית, כמו חיתוך אלמנטים כמו FLT:0tantalumFLT:1 ו-FLT2titaniumFLT3, במיוחד כדי לגרום להפחתה של אנרגיה נמוכה כל כך, כדי להפחית את הפחתת כוח יתר על ידי שינוי גבוה עד כדי להפחית את הטמפרטורות נמוכות מדי.

גרלין ברדמת

בפוליקליסטלליין סופרלווי (שמשתמשים בלהבים שאינם גבישים בודדים), גבולות דגנים הם אתרים עבור קריקט והפצת, במיוחד תחת עומס צ'רום ותוספות פחמן יוצרים כרום עשירי דגנים (Mream-rich carbides) (Mreas-RLT:023FLT:1CFreave: 26FLT:3) בדגנים, אשר מעצימה את הגבולות האלה, ומחסימתם את עוצמתם של דגנים, ו-Ric.

השפעות של יסודות מיוחדים על כוח יידלד

בטבלה שלהלן מסכם את התפקיד של תוספות ⁇ גדולות, תוך התמקדות בהשפעתם על כוח התשואות בטמפרטורות גבוהות:

  • (FLT:0)Chromium (Cr)FLT:1: שיפורים חמצון והתנגדות קורוזיה חמה; מספק פתרון מוצק מתון חיזוק; טפסים carbides כי לייצב גבולות דגנים.עם זאת, Cr מוגזם להפחית γ ′ solvus ומקדם TCP שלבים.
  • (FLT:0) Co)FLT:1: מוריד את האנרגיה הפגום של הממטריקס, הגדלת העבודה קשיח; מעלה את ה- γ ′ טמפרטורה של solvus, המאפשר ניתוח עתיר גבוה יותר; גם מפחית את הבדל צפיפות בין γ &me; ושיפור יציבות מיקרו-תרבותית Co.
  • (ב) [[המאה ה-1]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]] [[1924]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[1924]]]] [[[[[[[[[[1924]] [[[[[[[[[[1924
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [ה]ה': [ה] [ה]] [ה]] [ה'] [ה']: חלוקת] בכבדה ל'ווגהמא'; ו'העיקרון'; [ה], [ה'], [ה'], [ה'ו]'[ה']'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה']']']'[ה']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) טונגסטן (W)FLT:1: עצמת פתרון מוצקה פוטנט; משקל אטומי גבוה מגביר את צפיפות הדחיסות; הוסיף ב 2-6 ⁇ להב רבים.
  • (ה) [ה]הההתדר: [ה] [ה] [ה]] [ה]] [ה]]]] [ה]]] [ה]]]]] [ה]]]] [הה]: [הפתרון] חזק מאוד; הוא איטי בפזורה, ובכך משפר את הכוח המצמרמרמרר ושמירה על חוזק היבול בטמפרטורות גבוהות, בעלות גבוהה ושגשוג כדי ליצור שלב TCP להגביל את השימוש בו לעיתים קרובות ב-3-6% ב-"מכילים"מכילים".
  • (ב) [15] [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

השפעות מיקרו-מבנה: טיפול חום ואינטראקציה כוללת

כוח התשואות אינו רק פונקציה של הרכב, אלא גם של טיפול חום המייעל את γ ′ גודל ההפצה. אלמנטים של Alloying להשפיע על הקינטיקה של γ ′ משקעים. לדוגמה, Co ו Ta להאט סגסוגת coarspriing, המאפשרת מצעים דקים יותר להישאר בטמפרטורות גבוהות יותר. a חום טיפוסי כרוך פתרון חום מעל agma &m; לאחר מכן להיות מופחתת; לאחר מכן כדי להתמוסס חום, לאחר מכן, לאחר מכן כדי להפחית את הטמפרטורה הסופית; ולאחר מכן, לאחר מכן, ולאחר מכן, לאחר מכן כדי להפחית את הטמפרטורה הסופית; ולאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן כדי להפחית את הפחתת חום רגיל, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, 000 קברד; ולאחר מכן, לאחר מכן, 000 מוקדם יותר, לאחר מכן, 000 מוקדם יותר, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, 000 מוקדם יותר, לאחר מכן, 000 מוקדם יותר, 000 זמן כדי להפחית את הפחתת זמן כדי להפחית את הפחתת זמן כדי להפחית את הפחתת זמן כדי להפחית את הפחתת זמן קצר יותר, לאחר מכן, 000 זמן כדי להפחית את הפחתת חום רגיל, 000 זמן

Superalloys: חיסול גרלין Boundaries

ב להבים מתקדמים, מנגנוני הרזה יחיד (SX) משתמשים בסופרוויוזיס על ידי חיסול גבולות סגסוגת, ⁇ אלה נמנעים מצמרר וסדקים הקשורים לגבולות דגנים.הכוח התשואות של SX הוא אנזוטרופי מאוד בשל סגסוגת C1, בעוד סגסוגת Credic XLX גבוהה יותר של מערכות החלקה; בדרך כלל, בכיוון ה- ⁇ XLXL) הוא מעדיף להבים כי הוא מצמצם את התכונות הגמישות ו-SXiOSXLXLXLX2, תוך שיפור , תוך כדי הגדלת , תוך כדי הגדלת הגמישות , ו-SX2, תוך כדי הגדלת הגמישות , תוך כדי הגדלת הגמישות , תוך כדי הגדלת הגמישות , תוך כדי הגדלת הגמישות , תוך כדי הגדלת ריבוע ריבוע ריבוע ריבוע ריבוע ריבוע ריבוע , ו-SX לאחור; , ו-SX לאחור; , תוך כדי הגדלת ריבועית (RX לאחור ריבועיתות ריבועיתות ⁇ ריבועיתאונדקס (RicOSX) ב-SX2X לאחור ריבועים (RX אחורית ריבועיתות ⁇ ⁇ ריבוע

אתגרים וסחר-offs בעיצוב Alloy

בעוד תוספת של חיזוק אלמנטים משפרת את כוח התשואות, זה לעתים קרובות מגיע עלות לנכסים אחרים.לדוגמה, הגדלת γ ′ נפח מעלה כוח אבל מפחית את הניקוד, יכול לקדם סדקים אם γ ′ ו- סגסוגת לאחור, לחץ על גבי סגסוגת זמן רב מדי, הגדלת אלמנטים כמו Regatory, להגדיל את צפיפות W, המוביל להבים כבדים יותר ויותר גבוה יותר ויותר.

כוח עליון: עיצוב מפתח

להבים טורקיבין פועלים בטמפרטורות מתכת עד 1100°C (למרות ליד קצה השביל; טמפרטורות פני השטח הממוצע נמוך יותר) בטמפרטורות אלה, להניב נקודות כוח עקב הפעלה תרמית של טיפוס פירוק ותהליכים מבוקרים דיפוזיה.אלמנטים איטיים פיוזיום (Re, W, Ru) הם קריטיים לשמירה על כוח בטמפרטורות גבוהות.

מחקר וכיוונים עתידיים

החוקרים ממשיכים לפתח סופר-סוי הדור הבא עם כוח תשואה משופר בטמפרטורות קיצוניות.כמה גישות נחקרות:

  • (ב) [17] , פיזור תפוצה (ODS) ⁇ 1 ; פיזור יפה חלקיקים חד-חמצני (למשל YIRFLT:22FLT 3Oph3Oph3033FOVA:5) מספקים מכשולים נוספים כדי לפסולת, והם נשארים יציבים עד לטמפרטורות מעל ומעבר ל- &mma; ו-prilus; solvus יכול לתחזק את ה-Avdus.
  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ -density SuperalloysFLT ( 1:1: החלפת Re with Ru ו- W עם Mo או Cr כדי להפחית את צפיפותם ללא הקרבה של כוח עתיר יותר מדי.
  • (FLT:0) עיצוב ⁇ חישובי גבוה באמצעות חישוב סגסוגת: שימוש CALPHAD ו- Machine Learning כדי לחזות כוח מניב כתפקוד של הרכב והעיבוד, תוך צמצום הגילוי של יצירות אופטימליות.
  • (FLT:0) ייצור אדרטיבי (AM)FLT:1: אבקת לייזר אבקת שומן מאפשר בקרת מבנה דגנים ואפילו סגסוגת החלפת, פוטנציאל ליצור להבים מדורגים באופן פונקציונלי עם כוח תשואה מותאם לאורך אורך.

מאמצים אלה שואפים לדחוף את טמפרטורת השירות על ידי 50-100 ו-Deg;C, המאפשר יעילות מנוע גבוהה יותר ופליטות נמוכות יותר.

מסקנה

כוח ניב הוא נכס מרכזי בעיצוב של להבים טורבינות, ואלמנטים סגסוגת לשלוט ישירות המיקרו מבנים המספקים superalloys מבוסס ניקל כוח עתיר מדהים שלהם כוח רב-הזמן המדהים של פתרון מוצק חיזוק, משקעים קשיחים, והנדסת גבול סגסוגת מאפשר למהנדסים לעמוד בחוזק על תנאי הפעלה ספציפיים.מודרניים להשיג תשואות של מעל 900a בטמפרטורות בינוניות ועדיין לשמור על מאות רחבות, כמו גם על כוח המשיכה של אלומיניום.

(ב) ראו את הסקירה הסמכותית של ה-FLT:0Wikipedia: SuperalloysFLT:1, FLT:2ASM International: SuperalloysFLT 3:, and the Research review FLT:4"Alloy Design for High-Tempture Yield Power in Ni- SuperalloysFLT5:5: