Gaz türbinleri, güç üretiminde ve havacılıkta bulunan en zorlu koşullardan bazıları altında çalışır.Bu makineler, ısıtıcı ve pahalı başarısızlık mekanizmalarından birini korumak için aşırı sıcaklıklara karşı olmalıdır.Bu tür sıcak kaplamalar, mühendisler ve malzemeler için agresif bir meydan okuma sistemleri haline gelir. Gelişmiş kaplamalar, birincil çözüm olarak ortaya çıktı, ısıtılmış ve pahalı bir bariyere sahip olmak, bu yüksek çözünürlükte ısıtılır.Burgan kaplamalar, bu ilerici kaplama yöntemlerinin temel çözümlerinin, kritik öneme sahip.
Gaz Türbinlerinde Sıcak Korozyon Bilimi
Sıcak korozyon, sıvı yağ asitleri ile meydana gelen hızlandırıcı bir formdur - ya da gaz türbinlerinde (Na)) ve hava alımında (küresel) veya su bazlı asitler - su bazlı metal yüzeylerde ve genellikle iki °C ile tepki verir:
Tipik I hot korozyon, molten tuz flux koruyucu kromatyum oksit (Cr)|Döneticisel floralar) veya alüminyum oksit (Al[Dönetici)) ile ilgili olarak, bu tür bir yüzeysel kaplamalar (Dönetici) ile birlikte, diğer bir şekilde daha fazla saldırıya neden olur.
Gaz Türbinleri için Koruyucu Kaplamaların Evrimi
1950'lerde ve 1960'larda erken gaz türbinleri, yüksek sıcaklıkla uygulanan basit bir aydınlatma kaplamalarına dayanıyordu. Bu kaplamalar koruyucu bir ışık (Al) )[Dönemli yüksek sıcaklıkta uygulanan basit bir aydınlatma kaplamaları ile yüksek oranda yüksek oranda, koruyucu bir süperbiyönlü sıcaklıklarda önemli bir gelişme sunmuştu.
1970'lerde ve 1980'lerde, aşırı kaplamaların tanıtımı, özellikle MCrAlY (Nükleer, kobalt veya demir için duruyor), performansta bir adım değişikliği getirdi. Bu kaplamalar, seramik top-kücreatif bir direnç sağlamak için kompozisyonda ve sıcak-kücreatif bir direnç sağlayabilir ve her zaman yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bir gaz türbinin altında çalışabilmelerini sağlar.
Advanced Kaplamalar ve Mechanisms
Termal Engel Kaplamaları (TBCs)
Termal bariyer kaplamaları, modern gaz türbinlerinde sıcak kesitli bileşenleri korumak için en yaygın kullanılan çözümdür. A tipik TBC sistemi bir seramik üst kaplama, en yaygın yttria-stabilized zirconia (YSZ) 6–8 wt% Y) )[Düzücük bir yüzeysel kaplama sıcaklığının altında 100 °C) ve metalik bir bağ kaplama (genellikle bir bardak)
Bag ceketi iki rol oynar: Yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.
Çevre bariyerleri (EBCs)
Gaz türbinleri tasarımcıları yüksek yanma sıcaklıklara ve hafif, yüksek sıcaklık seramik matrisleri (CMC) kullanmaya zorlar, geleneksel metal kaplamalar yetersiz hale gelir. CMCs, tipik olarak silikon (SiC) fiber-reinforced SiC matriks, bu tür kimyasal saldırıdan kaynaklanan CMC bileşenleri korumak için hassastır.
Devletli EBCs, daha nadir görülen sular gibi malzemeler kullanır (örneğin, s.) ve bu bileşikler düşük oksijen diffusivity, buharda kimyasal stabilite ve altta yatan CMC substratı ile bağlantılıdır.
Aluminide ve MCrAlY Kaplamalar
Seramik üst ceket olmadan bile, metalik aşırılık ve difüzyon kaplamaları orta sıcaklık uygulamaları için gereklidir ve TBC sistemlerindeki sıcak bağlar olarak üretilir.Aluminide kaplamalar, alüminyumu süperalloy yüzeye indirerek üretilir, NiAl-Düzlütlütlüt-kürücükler için ortaya çıkan bir bölge oluşturur.
MCrAlY overlayür kaplamalar, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan bir miktara sahiptir.
Üretim ve Uygulama Teknikleri
Herhangi bir gelişmiş kaplamanın performansı, soğutma deliklerini engellemeden veya bozmadan üniforma katlanabilen prosesle yakından bağlantılıdır.
Elektronbeam fiziksel buharı ayrıştırma (EB-PVD) TBC üst ceketleri aero-mühendislik bıçaklarına uygulamak için tercih edilen bir yöntemdir.Politikalarda yüksek oranda ısıtılmış olan bir mikroyapı oluşturur.
Bag ceketleri ve MCrAlY overlays için, yüksek parçacık ve konumdaki oxy-yakı (HVOF) spreyleme endüstri standardı haline geldi. HVOF çok yoğun, düşük yüzeyli kaplamalar ile yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte hala yaygın olarak kullanılıyor. yüksek parçacık ve boşluklar ( 800 m /s) çift-propil kaplama uygulamaları için zaman azaltılabilir, su kaplamalarını korumak için daha iyi bir kaplama ile yapılır.
Performans Faydaları ve Alan Deneyimi
Gelişmiş kaplamaların uygulanması doğrudan Brayton döngüsündeki termodinamik verimliliğini artırır: TIT'de her 100 °C artış için, birleştirilmiş gaz türbininin iki ila üç puana kadar yükselebilmesi anlamına gelir.Bu, TBCs ile donatılmış modern büyük bir gaz türbinin %64'ün üzerindeki termodinamik verimliliğini doğrudan geliştirir - TIT'de düşünülemez olan rakamlar, bu tür sıcaklıklar iki ila üç kat daha fazla yükseltilebilir.
Sıcak korozyon, enerji santrallerinde belirgin bir şekilde korunan bıçakların, aynı ortamdaki yedek parçaların sayısının 50 000 ila 100 000 saatliğine kadar çalışabileceğini gösteriyor.Aynı ortamdaki şarj noktaların sayısı 5 000 ila 10 000 saat içinde başarısız olabilir.Demokratlar, yüksek çözünürlükte yüzlerce dolar değerindeki yüksek basınç kaplamaya mal olabilir.
Future Trends and Research
Nanoyapılı ve Köşe Kaplamaları
Yüzeysel kimyadaki en aktif sınırlardan biri, organik YSZ'nin yüksek sertliği ile elde edilebilir. Nanokristal YSZ kaplamaları, süspansiyon plazma spreyi veya çözümleyicisi ile üretilen kaplamalar veya plazma spreyi, dikey olarak daha düşük termal iletkenliği (p= 0.8 W/m·K) ve daha yüksek sertliği geleneksel YSZ'den daha etkili bir şekilde azaltılabilir, böylece çatlakları azaltmak için siteler sağlar.
Kendi kendini kınayan
Kendi kendine özgü kavramlar, hizmet sırasında gelişen bir çatlak tarafından kaplama ömrünü uzatmayı hedefler. TBCs için, bu, cam kaynaklı bir ajan içeren mikrokapıları dahil edebilir - boron- veya silikon bazlı bileşikler gibi - seramik katmanını tasarlarken, bir çatlakları kırar, şifacıyı serbest bırakmak, bu da bariyer fonksiyonunu geri yüklemek ve bariyer fonksiyonunu geri yüklemek için.
Gelişmiş Seramikler ve Yüksek Entropy Alloys
Yeni kaplama malzemelerinin toplanması devam ediyor. Üst kat için, nadir görülen zirkonlar (örneğin, Gd)) ve pirochlores, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunmuştur.
C ⁇ Kaplama Tasarımı için Modelleme
Makine öğrenimi ve hesaplama termodinamik, yeni kaplama formülasyonlarının keşfini hızlandırmaya giderek daha fazla kullanılmaktadır. Modeller, belirli bir yakıt ortamında bir adayın kaplamasının aşamasını tahmin edebilir, yüksek kaynaklı sentez yöntemleri ile bu araçların entegrasyonunun önümüzdeki on yıl içinde pazara yönelik yeni sıcak kontraseptif kaplamaların sayısını azaltacaktır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Gelişmiş kaplamalar sadece gaz türbinleri için bir ek değildir; tüm motordaki performans zarfını tanımlayan integral bir tasarım elemanıdır. Sıcak korozyona karşı çok sayıda savunma oluşturmakla - nanoyapılan, kimyasal olarak tuzlama ve mekanik olarak teşvik edici stresleri engeller - bu kaplamalar, malzemenin kimyasal basınçlarının sınırlarını doğrulayan ve modern enerji verimliliğin kanıtlanmış güvenilirliğinin arttırılmasına olanak sağlar.