Application et caractéristiques des engrenages en alliage à haute température dans les turbines à gaz

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 Application et caractéristiques des engrenages en alliage à haute température dans les turbines à gaz

Pendant le fonctionnement de la turbine à gaz, les engrenages sont exposés à des températures extrêmement élevées. Les matériaux en alliages à haute température possèdent une excellente résistance thermique et peuvent supporter d'importantes charges à haute température. Par exemple, les alliages à haute température à base de nickel conservent encore une forte résistance à la traction et une bonne résistance à la déformation à des températures pouvant atteindre 700-1000°C. Cela est dû au fait que l'élément nickel et d'autres éléments alliés (comme le chrome, le molybdène, le tungstène, etc.) dans l'alliage forment une phase de renforcement stable, qui peut empêcher efficacement le glissement et la déformation des grains à haute température, garantissant ainsi que les engrenages ne se déformeront pas excessivement ni ne casseront sous des conditions de haute température et de contrainte importante.
Cette propriété de résistance à haute température permet aux engrenages de transmettre la puissance de manière stable, et même lorsque le turboréacteur fonctionne pendant de longues périodes ou dans des conditions de forte puissance, elle peut encore maintenir de bonnes propriétés mécaniques, en évitant efficacement la réduction de l'efficacité de transmission de puissance ou les pannes du système causées par la déformation des engrenages.

Pendant les démarrages, arrêts fréquents et variations de charge des turbines à gaz, les engrenages subiront des cycles de chauffe et de refroidissement répétés. Les engrenages en alliage à haute température ont une bonne résistance à la fatigue thermique et peuvent supporter les variations de contrainte causées par ces cycles thermiques. La microstructure dans l'alliage est spécialement conçue, comme l'ajout d'éléments ayant un point de fusion élevé et une bonne stabilité thermique, afin que la structure interne de l'engrenage ne se fissure ou ne soit endommagée facilement lors de changements brusques de température.
Lorsque l'engrenage refroidit rapidement à partir de son état de fonctionnement à haute température, ou qu'il se réchauffe rapidement lors du processus de démarrage, la résistance à la fatigue thermique peut garantir que l'engrenage ne subira pas d'échec prématuré en raison de la concentration de contraintes thermiques, assurant ainsi la fiabilité du système de transmission de puissance du turbomoteur.

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