M Dobor 3-4-got - Notatki - Materiałoznastwo - Część 3, Notatki z Materiały inżynieryjne

Pobierz M Dobor 3-4-got - Notatki - Materiałoznastwo - Część 3 i więcej Notatki w PDF z Materiały inżynieryjne tylko na Docsity! opatka turbiny •pracuje w wysokich temperaturach. •poddana jest oddzia!ywaniu si! od"rodkowych. •podczas pracy mo#liwe jest pe!zanie prowadz$ce do p%kni%cia po odkszta!ceniu •nale#y zastosowa& materia! odporny na pe!zanie Pozosta!e wymagania dotycz$ce materia!u •Odporno"& na utlenianie w wysokiej temperaturze •Odporno"& na uszkodzenia dynamiczne •Odporno"& na zm%czenie wywo!ane zmianami temperatury •Stabilno"& cieplna •Ma!a g%sto"& docsity.com ŁOPATKA TURBINY Teoretyczna termodynamiczna sprawność silnika cieplnego: TRB TĘ. I T, i Tą - temperatura (K) źródła ciepła i na wylocie z silnika. () docsity.com Temperatury topnienia materia!ów mo#liwych do zastosowania w wysokich temperaturach docsity.com Skład chemiczny stopów stellitowych [39] Zawartość pierwiastków [% wag.] Stop ©r W c Ni Mó Fa si B Inne Typ Co-Gr-W-C Nr4 33 | 14 10 Nr6 28 4 |11 Nr 12 29 8 13 Nr 156 28 4 1,6 Nr506 25 75) 16 Nr1 30 | 12 | 25 Nr20 32 17 2.5 Nr 190 26 | 14 | 3,2 Co-Cr-W/Mo- -NiFe-C Nr238 26 0,1 3 | 20 Nr21 27 02 | 2,8 5 Nr31 26 7 0,5 | 10 Nr 306 25 15| 0,5 | 6 5|1 5Nb1Mn Nr 694 28 | 19 09 | 5 1v Nr 2006 31 13] 8 8 | 18 | 1 Nr2012 33 17 | 8 10 | 15 | 15 NrF 35 | 12 2.0 | 22 B/Si-modytika- cje Nr 157 22 45) 0.1 1,6 | 2,6 Nr SF-6 19 75| 07 | 145 25 | 14 Nr 158 26 5,5 | 0,8 12 | 07 Nr SF-12 19 3 09 | 13 3 2,5 Nr SF-1 19 | 13 13 | 18 3 25 Nr SF-20 19 | 15 | 15-13 3 20 docsity.com Sk!ad chemiczny typowych materia!ów odpornych na pe!zanie, stosowanych na !opatki turbin pierwiastek % wg pierwiastek % wg Ni 59 Mo 0,25 Co 10 C 0,15 W 10 Si 0,1 Cr 9 Mn 0,1 Al 5,5 Cu 0,05 Ta 2,5 Zr 0,05 Ti 1,5 B 0,015 Hf 1,5 S <0,008 Fe 0,25 Pb <0,0005 Funkcja: •Umocnienie roztworowe - Co, W, Cr •Utworzenie stabilnych, twardych wydziele' – Ni3Al, Ni3Ti, MoC, TaC – hamowanie ruchu dyslokacji •Utworzenie ochronnej warstwy tlenków – Cr2O3 Odporno"& na pe!zanie do temp. 850°C przy temp. topnienia 1280°C (0,72 TM); docsity.com Krystalizacja kierunkowa materia!u na !opatki. Uzyskuje si% materia! o wyd!u#onych ziarnach lub nawet monokrystaliczny – pozbawiony granic ziarn. docsity.com opatka jest krystalizowana kierunkowo a zastosowanie spiralnego selektora („pig tail”) pozwala na rozrost tylko jednego kryszta!u i w efekcie wytworzenie !opatki monokrystalicznej. Masa typowej !opatki wynosi do ok. 2,3 kg. docsity.com swobodny selektywny Zarodkowanie wzrost Wwzrosł Rys. 7.9. Piec do monakrystalizacji łopatek turbinowych: a — ogólny schemat konstruk- cji, b — zasada działania selektora; 1 - piec indukcyjny; 2 — tygiel; 3 — ciekły metal; 4 — piec; 5 - pierścień grzewczy, 6 — selektor; 7 — płyta chłodzona wodą () docsity.com Temperatura [*C) ż SLA ; „ Nb +, DSE PZPOPĘLEP PIĄ z” PIŁPAPIANSIMCĄ ki i Palepszonę Z chtodzenlem 227 chłodzenie 7? sf 2594 Niqb i jego stęgy 17 a wee > = e” e fo. na wlocie A” a" -—- == 77 ]0$ eutektyki 1 Ana stopy niklu Slapy niklu (magtocha traconogo wGsKU) 19%) I9GT 1370 1a0;> 1990 TWO 919 ROK Maksymalna temperatura płomienia (zależna od typu użytego paliwa i od składu gazu] GQ ranic zająCJ asiągi Wzrost odpontaści temperaturowej i trendy rozwojowe maieriałów do produkcji topa- tek tura; 3 - stopy krystalizęwiuę kisruakowo, DSL = kieniakowo krystalizowane cutektyki docsity.com Mo#liwa do osi$gni%cia temperatura na wlocie silnika w zale#no"& od technologii wytwarzania !opatki docsity.com Kanały ca chłodzenia wewnętrznego Kanały da chładzenia powieszenia Zmiana konstrukcji — łopatka chłodzona powietrzem docsity.com Kolejne generacje stopów niklu na wyroby monokrystaliczne – sk!ad w % wg docsity.com Tendencje zmian składu chemicznego no mn © 1 r %1M / 12 £ETTSHL S£SKALL 9N 8U8BY OTXSADJ GN 8u8y Z0W 08125 r8FTUMd PXSWD LED 9XSAD EXSWD 2XSWJ EWY TWY O00cHu G5HU5 +N susy OSŁTYMd £ETTSWL S£ŁSWL 9N 8LI84 OTXSHDJ SN BUBĄ 20M 08T25 +8+TYMd +XSW3O 9G1V 9XSWD EXSAHD ZXSWO EH TWW O00cHu 66445 PN 8L8y O8FTYMd +moaHo %1M / OW docsity.com ETTSHIL S£SAL 9N 8u8y OTXSAD GN 8u8y 23W 08T25 rB8rTYMmd PXSWD 9S-v 9XSAD EXSAD SXSWD EWY TAW O00cHH 654H5 +N guy O8+FTYMd  ETTSWL E=—| +3rTvMd | PXSWO | oG-v | 9XSWO EXSWI ZXSWD EWY | TWY | 00022 66488 +N eusy Ly r ETTSWL S£SKALL 9N 8uU8y OTXSMI GN 8u84 Z0W 08125 tBrTYMd PXSWDI 95 9XSAD EXSWI 2XSWI EWW TAW O00cHH 65445 +N 3u8y OSŁTYMd o LN © r %1M /E] | LZ] errsw i | SŁSWL 9N eLay OTXSAD docsity.com SN 8u8y £2M 08T25 +tSrTWMd PXSHD 9G-HV 9XSAD EXSAD GXSWI EWY THW O00cHd 66445 +N 8u8y OSŁTYMd O©ORAŁ %1M / 11-10 jg  35 T T T —x—alumina 45 ka 3% —8— zirconia E —B— Me, SIO, E 25 —— mullite Za| 2 g 15 8 O 10- FE, para ba a ra baja a baa ii 0 509 1000 1500 2000 Temperature (C) Właściwości materiałów na powłoki — bariery cieplne Thermal Conductivity (W m K*) = — tn - tn Ra zo T T T "I T | w Tv ] | W YyyvwY | L 0 a z i r a % 8 2 a s e "| | M M Eu Eg EgEky EH HB | | Zr0,-7%Y 0, EB-PVD (16% porous) | — r Z0,-7%Y 0, P$ (10% porous) 1 | Zr0.-7%Y O, PS (16% porous) | L ara lu r u log org log r a I r 1 1 11 i a 200 400 600. 800 1000 Temperature ©C) docsity.com Giants „panie Szk rO,+ "> | -low thermal TwtGY.O, | conductivity | = Ę t ZrOz -good strain tolerance -oxidation/corrosion resistance -intermediate a -mech. strength at high temperatures (4JNi-basis-superallo Fig. 8. Schematic drawing of TBC-components, properties and processes operation. e docsity.com  Fig. 6. Microstructure of EB-PVD-zirconia (curtsey of Deutsche For schungsanstalt fiir LufLund Raumfahnt e.V (DLR), Institut fur Werk stoffforschung, Koln, Germany. docsity.com Metal Matrix Composites ę KZ eeik Hg] Titanium Metal Matrix Composite Titanium Alloy WIELCE Temperature (degrees C) R Ralls-Royce () docsity.com Wytrzyma!a lina docsity.com Jaki typ liny? docsity.com " E " # f MATERIA Y NA LINY NO(NE- wysoka sztywno"&, wytrzyma!o"&, niska masa docsity.com MATRIA Y NA LINY WSPINACZKOWE •Znaczne odkszta!cenie •Poch!anianie energii Modu! Young‘a E (GPa) G%sto"& (kg/m3) Wytrzyma!o"& (MPa) bawe!na 7.9 1,540 225 konopie 32 1,490 300 Poliester (obj"to#ciowo) 2.9 1,300 50 Nylon (obj"to#ciowo) 2.5 1,090 63 W!ókna w"glowe 300 1,770 3,430 W ókna aramidowe 124 1,450 3,930 W ókna polyestrowe 13.2 1,390 784 W ókna nylonowe 3.9 1,140 616 Stal stopowa 210 7,800 1,330 docsity.com Korozja wysokotemperaturowa docsity.com