|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» Charakterystyka warstw aluminidkowych wytworzonych metodami CVD na nadstopach niklu Inconel 625 oraz Inconel 713 LC
|
|
Maryana Yavorska  Jan Sieniawski Ryszard Filip Krzysztof Krupa
Rozwój silników lotniczych związany jest z koniecznością podwyższenia
ich osiągów i sprawności, zwiększenia czasu eksploatacji,
niezawodności i obniżenia zużycia paliwa. Sprawność silników
istotnie zależy od temperatury spalin na wlocie do turbiny. Temperatura
spalin wynosi ok. 1200°C dla spalania paliwa węglowodorowego
w tlenie z powietrza atmosferycznego. Barierą podwyższania
temperatury gazów na wlocie do turbiny są czynniki materiałowe.
Dotyczy to szczególnie odporności materiałów na pełzanie, zmęczenie
cieplne, siarczkową korozję wysokotemperaturową i erozję,
które są zależne od konstrukcji silnika, warunków i miejsca
eksploatacji oraz jakości spalanego paliwa. Temperatura spalin na
wlocie do turbiny w ciągu ostatnich 15 lat wzrosła o ok. 280°C
i wynosi obecnie 1250°C (w roku 1939 - 550°C). Spowodowało to
trzykrotne zwiększenie sprawności silników turbinowych. Przyjęto,
że podwyższenie temperatury gazu wlotowego o 50°C zwiększa
sprawność turbiny o co najmniej 4%. Powoduje również zmniejszenie
zużycia paliwa i wydatku powietrza [1]. Wymagany obecnie
standardowy czas eksploatacji do remontu wynosi od 5000 do
20 000 h i jest zależny od typu silnika oraz jakości paliwa. Stopy
żarowytrzymałe na osnowie niklu stanowią ok. 50% ogólnej masy
nowoczesnych silników [2].
Podwyższenie temperatury gazów na wlocie do turbiny w nowoczesnych
silnikach zależy od stosowania w ich konstrukcji:
- efektywnych systemów chłodzenia łopatek turbiny,
- nadstopów niklu lub kobaltu o większej żarowytrzymałości,
- dyfuzyjnych warstw ochronnych i powłokowych barier cieplnych.
Dla poprawy sprawności turbin silników lotniczych przez podwyższenie
temperatury ich pracy stosuje się różnego rodzaju warstwy
ochronne [3÷10]. Do najczęściej stosowanych należą warstwy
na osnowie aluminium: Al-Si, Al-Cr, Al-Pt, Pt-AlCr [2÷9].
Wytworzenie warstw złożonych z faz międzymetalicznych układu
równowagi fazowej Ni-Al prowadzone jest najczęściej metodą kontaktowo-
gazow[...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2010/4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
» Wpływ parametrów procesu CVD na mikrostrukturę i kinetykę wzrostu dyfuzyjnych warstw aluminidkowych wytworzonych na podłożu niklowym
|
|
Maciej Pytel Jan Sieniawski Ryszard Filip Małgorzata Zielińska
Stopy na osnowie uporządkowanych faz międzymetalicznych, tzw.
intermetale (ang. intermetallics), np. z układu Ni-Al, stanowią bardzo
atrakcyjny materiał do zastosowań konstrukcyjnych na elementy
silników lotniczych. Stopy te charakteryzują takie właściwości,
jak wysoka temperatura topnienia 1640°C (przy stechiometrycznej
zawartości 50% at. Al), mała gęstość 5,9 g/cm3, znakomita odporność
na utlenianie wysokotemperaturowe (w odróżnieniu od innych
aluminidków), dobre właściwości mechaniczne, w tym duża
wytrzymałość właściwa [1, 2]. Na dużą żaroodporność wpływa
niezwykła łatwość powstawania ochronnej warstwy Al2O3, której
wzrost zabezpiecza materiał podłoża przed utlenianiem [1, 2]. Ze
względu na te właściwości aluminidki mają zastosowanie na materiały
powłokowe elementów pracujących w wysokiej temperaturze
[1÷6].
W przemyśle lotniczym szerokie zastosowanie mają powłoki
ochronne, które opracowano ze względu na niezadowalającą odporność
na korozję materiałów konstrukcyjnych [3]. Pokrycia te, o dobrych
właściwościach żaroodpornych, są wytwarzane w procesach
m.in. chemicznego (CVD) lub fizycznego (PVD) osadzania z fazy
gazowej. Metoda CVD polega na przeprowadzeniu aluminium ze
stanu stałego (np. mieszanina granul aluminium lub proszków aluminium
i Al2O3 - w różnych proporcjach) w jego aktywne związki
(prekursory), tj. halogenki AlCl3 do fazy gazowej, która powstaje
w generatorze zewnętrznym, przetransportowanie do retorty i osadzenie
ich w wysokiej temperaturze pod obniżonym ciśnieniem
(LPCVD) lub atmosferycznym (APCVD) na materiale podłoża,
którym może być nadstop na bazie niklu.
Reakcje przeprowadzania stałego aluminium do fazy gazowej
w generatorze zewnętrznym można przedstawić za pomocą następujących
reakcji:
Al(S) + 3HCl(g)↔ AlCl3(g) + 3/2H2(g) (1)
Al(S) + 2HCl(g) ↔ AlCl2(g) + H2(g) (2)
Al(S) + HCl(g) ↔ AlCl(g) + 1/2H2(g) (3)
gdzie: s - stan stały, g - stan gazowy.
W procesie niskoaktywnym halogenki alumin[...]
więcej»
w zeszycie
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2011/4
|
|
|
|
Strona 1
Następna strona »
|
Twój Profil
Twój koszyk
