ガスタービン用途用ニッケルスーパー合金の熱処理と解析(1)

発売日:2021-09-28

1た。 Introduction

の高サイクル疲労障害は、最も一般的に燃料源からの高温の熱入力が発生している発電所のタービンブレードに発生している[1]。高サイクル疲労破壊のこれらの種類は、[2]、特に条件ダウンブレード臨界速度ドライの起動とドライシャットで動作速度で機械の共振や遠足の影響を受けています。多くの研究は、タービンブレードの疲労や摩耗故障をncome \\以上に実施しました。文献レビューから、タービンブレード用途のために使用される合金の他のタイプに比較するときの超合金は、優れた疲労と耐摩耗性を提供していることが判明しました。モネル材料は、高度に[3]、その良好な熱的および機械的性質の研究者によって使用されました。タービン用途のために最も一般的に利用される材料は、ニッケル825(CMSX4)であるが、文献調査から、観察されたことをニッケル材料展示乏しい摩耗、クリープ及び疲労resis--tanceオーバー時間の下での使用実際のサービス時間に異なる交番温度負荷条件[4]。様々な材料特性を慎重に分析し、それが判明したモネル400のNi 63%、銅28から34パーセント、鉄2.5%の組成を含有する材料、Mnは2.5%は、その高温の種々の熱誘起用途に使用されました抵抗や自然の中で疲労抵抗特性[5]。種々の研究はまた、異なる熱アプリケーション[6]のためモネル400の材料を交換する態様で実施しました。文献はまた、モネル400材料の熱処理が意志さらに硬度特性と共に高温及び耐疲労性を向上させることが明らかになりました。非常に少数の研究はモネル400合金の熱処理で試みた、まだタービンブレードにおけるその有効利用のための様々な側面がdetaily研究する必要があります。この研究で調査は、ASTM規格[7]あたりのような種々の機械的特性のために試料の試験に続く熱処理工程のためモネル400材料を施す方法で行いました。様々な試験から得られた結果は、CATIAにおけるタービン動翼をモデル化するために使用されたと同様に機械的応力を計算するためのANSYSワークベンチ16.0の助けを借りて分析しました。ローターブレードの上に熱の流れに慎重でANSYSのCFDを用いて分析した \\リアルタイム条件をnassuming。この研究の主要な目的は、ブレード上で消耗性を減らすためだけでなく、高温に耐えることです。研究はまた、リアルタイム条件でその有効実装の動翼にわたる最大衝撃強度を分析するために研究されています。また、非常に少数の研究では、有限要素解析ソフトウェアの検証とともに、タービン用途のためモネル合金の熱処理で行われていること。

2を露呈した。

 Experimentationは、本研究の研究ギャップ

は熱処理技術の様々な種類が利用可能であったが、この研究の急冷工程でモネル400合金の硬度特性を改善するために使用しました。急冷プロセスを選択する理由は、理由は熱力学的に有利と動力学的にアクセス可能な低温度プロセス[8]の可能性を防止するの速い反応時間の不必要な相転移を回避するその能力です。最初モネル400の材料は、硬さ試験、衝撃試験、ねじり試験、摩耗試験及び引張試験のASTM規格に従って機械加工されます。機械加工された試験片を850℃の温度にマッフル炉で加熱し、2時間同温度で炉内に保つ、表面硬度特性を改善するために、材料をマッフル炉から取り出し、塩浴溶液中で急冷された[9 ]。 

2.1た。

\\ガスタービン翼のnDesign 

全てのガスタービンブレード、プロペラブレード、風力タービンブレードは、特定の標準的な設計およびサイズ以下。タービンの主な目的は、排気ガスを拡大し、従ってブレードが効果的にガスの流れ(10)を確実にするために設計されるべき温度及び圧力を減少させることです。本研究ではN10シリーズタイプのエアフォイルは、N116 \\セレクた

個;データブックを参照して、ツールセクション箔空気から編。図1に示すブレードの3Dモデルビュー。図2に示すブレードの入口速度三角形。要件に基づいて計算が行われたとCATIA V5R20ソフトウェアを使用して、必要なブレードデザインが作成されました。設計されたブレードの速度三角形の算出に用いられた仮定は、ブレード角度、(B)155、ノズルの角度、()20、入口ジェット速度、(V)500メートルS、ブレード速度(U通りでした。 )250メートル S、質量流量、(M)100キロ&S、タービンの直径(D)2 M、ブレードの高さ(H)0.03メートルた。#///3。

Resultsと議論 3.1た。

Experimental結果 

の様々な機械的試験は熱処理にわたって行いました非 heat処理されたモネル材料は、分析し、試料の異なる機械的   -behaviourにわたって熱処理の効果を比較しました。ロックウェル硬度試験、シャルピー衝撃試験、摩耗試験、ねじり試験及び引張試験の比較結果をdetaily以下の表1~5に提示されました。ロックウェル硬度試験は、明らかに急冷試料の硬度は、非クエンチ試料上25%の改善を示したことを示しています。急冷試料の靭性は、硝酸ナトリウム塩溶液ベースの急冷媒体中で10.92パーセント件まで低減されます。未硬化試料と比較した場合、急冷試料の摩耗試験結果は、摩耗率における27%の減少を示しました。急冷試料を破壊するのに必要な最終的なトルクを急冷試料が未硬化試料よりも高い剪断弾性率を有することを示し、未硬化試料より12.06パーセント以上です。引張試験報告書から、熱が合金処理した未硬化試料より13.27パーセント高いUltimateおよび降伏強度を有することが明らかです。熱処理はまた、試料の延性性質に8.57パーセントの減少を示した。 -

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