Scan011520103721

%

I

4

■ M H

mm*^{: i}

»/.. 4 ■*. t. . .>4

I

I

I

MATERIAŁY INŻYNIERSKIE

M h I

1 I M M >

I Mf K

I M I

Maksymalna temperatura płomienia (zależna od typu użytego paliwa i od składu gazu) ograniczająca osiągi

——

TM • *

-;.VV_k

«. • ■ ; • . ..

' ■ -y

•• V • v vv-łC. '-t ;A

•*.. -W-’ .    .< *• i

..■/^{1 2}

•W ^v.    ^k2*0

'£h

t    V~,4v0

>'    %n 'Ł..' .*!

***71*1,

rt f *

'    - lir •: yVvS

.    , v ,‘rj

. t . ^<*j *‘*| * Wy i V 7    , * '

- i_r

?* Ki łh V :    ¹

■w    ^

•W;'

^y h

it* »    *.    '.‘li,

• v>    V!

II

I

₀ , ,n i odporności temperaturowej i trendy rozwojowe materiałów do produkcji łopa-_{( u},    | , , Mopy k rystalizowane kierunkowo, DSE - kierunkowej krystalizowane eutektyki

/

I

I

Kanały do chłodzenia wewnętrznego

Kanały do chłodzenia powierzchni

Uys. 20.8. Łopatka chłodzona powietrzem

s ;    -

A> «^r* >«<y.

IżJr*

•>3V*-

>.tr®

•■1 „ , • ł'. «v«w.

ii,¹/.''>.y

■ _u

i h mći i < hlodzenia łopatek osiągnęły już granice rozwoju. Przedmu-i    ud',.r| ilości chłodzącego powietrza przez łopatki powoduje

i ,    nota cieplnej turbiny przez odprowadzanie zbyt dużej ilości

, i , I    .pałania. Co więc można w tej sytuacji zrobić?

' _v 'T* ł'

Doskonalenie materiałów — kompozyty

« i In osiągnięciem maksymalnej wydajności chłodzenia w obecnym i..mm i * i<i /woju, znowu został położony nacisk na doskonalenie ma-i . u plcilu na wyczerpanie możliwości ulepszania stopów niklu, iii>• h.i111/icj rewolucyjnych rozwiązań.

'Inh, *

JP

.

)

ŁOPATKA TURBINY - PROJEKTOWANIE Z UWZGLĘDNIENIEM PEŁZANIA

227

Większość z nich aktualnie wykorzystuje unikalne cechy niektórych stopów, należących do grupy zwanej stopami eute/etycznymi, które w procesie kierunkowej krystalizacji tworzą ukierunkowaną, wzmocnioną strukturę. Na rysunku 20.9 pokazano sposób jej wytworzenia. W tablicy 20.3 zestawiono właściwości niektórych typowych wysokotemperaturowych kompozytów, badanych pod kątem możliwości zastosowania ich na łopatki turbin. Fazą wzmacniającą jest zwykle faza o wysokiej temperaturze topnienia. Samodzielnie związek ten byłby zbyt kruchy, lecz otoczony osnową metaliczną, tworzy kompozyt o wymaganej wytrzymałości. Utworzone włókna fazy o wysokiej temperaturze topnienia bardziej zwiększają odporność na pełzanie niż można by się tego spodziewać. Między włóknami i osnową występuje bardzo korzystne wiązanie na poziomie atomowym. Struktura jest bardzo rozdrobniona (włókna są mikrometrowej średnicy), więc przypadkowe pęknięcie kilku włókien podczas eksploatacji, miałoby mały wpływ na cały kompozyt.

Kierunek przesuwania się frontu krystalizacji

Ciekły stop

Mikrometrowe włókna TaC Osnowa Ni

Rys. 20.9. Kierunkowo krystalizowany materiał eutektyczny łopatki turbiny

TABLICA 20.3

Kompozyty wysokotemperaturowe

Osnowa	Faza wzmacniająca	Geometria fazy wzmacniającej
Ni	TaC	włókna
Co	TaC	włókna
Ni^Al	Ni3Nb	płytki
Co	Cr7C3	włókna
Nb	Nb2C	włókna

Jak pokazano na rys. 20.7, jeżeli ukierunkowane eutektyki okażą się korzystne, umożliwią podwyższenie temperatury pracy stopu o ok. 100°C powyżej akceptowanej dla konwencjonalnych, kierunkowo krystalizowanych stopów niklu i podwyższenie temperatury na wlocie turbiny o ok. 200°C (wyższa temperatura jest umożliwiona przez chłodzenie łopatki). Dalsze ulepszenie stopów jest w trakcie prób, w ramach których zalety istniejących stopów na bazie niklu i kierunkowo krystalizowanych eutektyk mogłyby być

1

J • *»! ■*• ‘ '

• #K ■ ¹ ’•

2

... *•