Anwendung und Eigenschaften von Hochtemperaturlegierungszähnen in Gasturbinen

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 Anwendung und Eigenschaften von Hochtemperaturlegierungszähnen in Gasturbinen

Während des Betriebs der Gasturbine werden die Zahnradgetriebe extrem hohen Temperaturen ausgesetzt. Hochtemperaturlegierungsstoffe weisen eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit auf und können bei hohen Temperaturen große Belastungen aushalten. Zum Beispiel können nickelbasierte Hochtemperaturlegierungen selbst bei Temperaturen von bis zu 700-1000°C noch eine hohe Fliessfestigkeit und Zugfestigkeit aufrechterhalten. Dies liegt daran, dass das Nickel und andere Legierungselemente (wie Chrom, Molybdän, Wolfram usw.) in der Legierung eine stabile Verstärkungsphase bilden, die effektiv das Gleiten und die Verformung der Körner bei hohen Temperaturen verhindert und sicherstellt, dass die Zähne unter Hochtemperatur- und Hochspannungsbedingungen nicht übermäßig verformt oder gebrochen werden.
Diese Eigenschaft der Hochtemperaturfestigkeit ermöglicht es den Zähnen, die Energieübertragung stabil zu halten. Selbst wenn der Gasturbine lange Zeit oder unter Bedingungen hoher Leistungsabgabe läuft, kann er noch gute mechanische Eigenschaften aufrechterhalten und wirksam vermieden werden, dass durch Verformung der Zähne die Übertragungseffizienz reduziert wird oder Systemausfälle auftreten.

Während der häufigen Start-, Stopp- und Laständerungen von Gasturbinen erleben die Zähne wiederholte Heiß- und Kühlzyklen. Hochtemperaturlegierungs-Zähne haben ein gutes thermisches Ermüdungsverhalten und können die durch solche Thermozyklen verursachten Spannungsänderungen aushalten. Die Mikrostruktur in der Legierung ist speziell entworfen, zum Beispiel durch das Hinzufügen einiger Elemente mit hohen Schmelzpunkten und guter thermischer Stabilität, sodass die interne Struktur der Zahnräder bei plötzlichen Temperaturschwankungen nicht leicht rissen oder beschädigt wird.
Wenn das Getriebe beim Abkühlen aus dem Hochtemperatur-Betriebszustand oder beim Erhitzen während des Startvorgangs schnell temperiert wird, kann die Widerstandsfähigkeit gegen thermische Ermüdung sicherstellen, dass das Getriebe nicht aufgrund einer Konzentration von thermischen Spannungen vorzeitig versagt und damit die Zuverlässigkeit des Gas Turbinen-Antriebssystems gewährleistet ist.

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