열차폐 코팅: 견고한 가스 터빈 블레이드의 코어 보호
상대적으로 높은 열일 전환 효율로 인해 대형 가스터빈은 에너지 생성 및 선박 구동 분야에서 가장 핵심 장비입니다. 고급 대형 가스터빈의 개발 기술은 매우 복잡하기 때문에 대형 가스터빈이라고도 합니다. 중국 산업 및 조선 분야의 핵심 동력입니다. 지금까지 중국은 50MW급 대형 가스터빈 개발에 성공했고, F급 50MW 대형 가스터빈에서도 획기적인 발전을 이룩했다. 현재 중국은 대형 가스터빈의 세 가지 주요 시스템 구축을 완성하고 프로토타입 설계, 장비 제조 및 테스트 제공의 삼위일체를 실현하고 있습니다. 중국은 또한 세계에서 다섯 번째로 대형 가스터빈의 설계 및 제조 기술을 완전히 숙지한 국가가 되었습니다.
열 차단 코팅
열차폐 코팅은 일반적으로 금속 결합 바닥층과 세라믹 표면층으로 구성되며, 결합 바닥층은 일반적으로 다중 효과를 담당하는 MCrAlY(M은 Ni, Co 또는 Ni+Co) 합금으로 만들어집니다. 과도적인 열 불일치, 내 산화성 및 내 부식성이 있으며 세라믹 표면층은 일반적으로 주로 단열 역할을하는 Y2O3 안정 ZrO2로 만들어집니다. 우수한 고온 내산화성, 내식성 및 단열 특성으로 인해 국내외 지상 무거운 가스 터빈을 위한 가장 진보된 고온 보호 코팅 중 하나가 되었습니다.
항공 산업이 발전함에 따라 터빈 엔진의 추력 중량 비율이 점점 높아지고 있으며 터빈 입구 온도도 점점 높아지고 있습니다. 국내외 재료 연구 이력에 따르면 단시간에 재료의 사용 온도를 높여 터빈 블레이드의 고온 저항을 향상시키는 것은 매우 어렵습니다. 가능한 방법은 터빈 블레이드 기판에 열 차단 코팅을 증착하여 사용 온도를 높이는 것입니다. 차열 코팅 기술의 향후 개발은 다음 측면에 중점을 둘 것입니다.
(1)차세대 초음속 엔진에 적합한 새로운 열차폐 코팅 소재 시스템에 대한 연구와 ZrO2를 대체할 수 있는 상안정성이 우수하고 소결률이 낮으며 열전도도가 높은 세라믹 소재를 찾는 것이 핵심이다.
(2) Y 결합층의 구성, YSZ 세라믹의 안정적인 새로운 산화물 선택, 코팅 미세 구조의 개선 및 최적화를 포함하여 기존 코팅 시스템의 재료 및 준비 공정에 대한 최적화 및 메커니즘 연구 코팅의 작동 온도, 수명 및 단열 성능을 향상시키기 위해 그라데이션 코팅 기술에 대한 추가 연구도 진행 중입니다.
(3) 차열코팅의 단열효과에 대한 연구, 즉 코팅의 단열조건, 즉 온도 구배를 실험적 시뮬레이션을 통해 검증하고, 열전도도에 따른 열전달 이론과 결합한다. 코팅 재료의 예상되는 단열 효과와 핫 엔드 부품의 작업 환경을 고려하여 합리적인 코팅 두께 설계의 기초를 제공하고 코팅 개선 방향을 제시합니다.
(4) 차열코팅 수명 예측 모델에 대한 추가적인 연구를 위해서는 터빈엔진의 고위험 부품에 차열코팅을 적용할 경우 안전성을 확보할 수 있는 엔진 수명 예측 시스템을 구축해야 한다. 따라서 열차폐 코팅의 박리 실패 메커니즘과 사용 조건 등에서의 기계적 거동에 대한 추가 연구를 통해 상대적으로 완벽한 수명 예측 모델을 구축하여 코팅의 수명을 정확하게 평가하고 신뢰성 있는 보증을 제공합니다. 열차단 코팅의 실제 적용.
(5) 코팅과 기판 사이의 결합력, 코팅 균열 정도, 상 변화 정도 및 기타 특성을 정확하게 특성화하기 위해 새로운 코팅 성능 테스트 기술, 특히 비파괴 테스트 기술을 개발합니다. 코팅의 품질을 더 잘 제어할 수 있습니다.
대형 가스 터빈은 효율적인 열 및 작업 변환 기능으로 인해 에너지 생성 및 해양 구동 분야에서 핵심 위치를 차지합니다. 핵심 기술 중 하나인 TBC(Thermal Barrier Coating)는 터빈 블레이드의 사용 온도를 향상시키고 수명을 연장시키는 데 중요한 역할을 합니다. 중국은 이 분야에서 눈부신 발전을 이루었으며 대형 가스터빈의 설계 및 제조를 성공적으로 마스터했습니다. 열차폐 코팅은 일반적으로 금속 결합 바닥층과 세라믹 표면층으로 구성되며, 그 중 바닥층은 주로 과도 열 불일치, 내산화성 및 내식성의 역할을 담당하는 반면 표면층은 주로 단열 효과를 담당합니다. . 향후 연구는 새로운 재료 시스템 개발, 기존 코팅 공정 최적화, 단열 개선, 수명 예측 모델 구축, 코팅 성능과 신뢰성을 더욱 향상시키기 위한 새로운 코팅 성능 테스트 기술 개발에 중점을 둘 것입니다.
