Optimisation du traitement thermique des aubes de turbines à gaz : application de la technologie de diffusion thermique et de la boue de protection haute température

En tant qu'équipement mécanique de puissance moderne, l'amélioration de l'efficacité des turbines à gaz est essentielle à l'utilisation de l'énergie et au développement industriel. Afin d'améliorer les performances des turbines à gaz, les chercheurs ont pris diverses mesures dans la conception et la sélection des matériaux des pales de turbine. En optimisant la conception des pales, en sélectionnant de nouveaux matériaux résistants aux hautes températures et en recouvrant la surface des pales avec des revêtements de protection haute température (tels que le revêtement NiCoCrAlY), l'efficacité de fonctionnement des turbines à gaz peut être considérablement améliorée. Ces revêtements sont privilégiés par les scientifiques des matériaux car ils sont faciles à mettre en œuvre, simples dans leur principe et efficaces.

Cependant, les aubes de turbine à gaz qui fonctionnent pendant une longue période dans des environnements à haute température sont confrontées au problème de l'interdiffusion d'éléments entre le revêtement et le substrat, ce qui affectera sérieusement les performances du revêtement. Afin de résoudre ce problème, la technologie de traitement thermique de surface, telle que l'application de revêtements de protection à haute température et la mise en place de couches barrières de diffusion, peut améliorer efficacement la résistance à haute température et la durée de vie des aubes, améliorant ainsi l'efficacité de fonctionnement et la fiabilité de l'ensemble de la turbine à gaz.

Avantages de la technologie de diffusion de chaleur et de la boue de protection

La technologie de diffusion thermique est utilisée dans le traitement de modification de surface à haute température depuis 1988. Cette technologie peut former une fine couche carbonisée sur la surface de matériaux contenant du carbone tels que l'acier, l'alliage de nickel, l'alliage de diamant et le carbure cémenté, durcissant considérablement la surface du matériau traité. Les matériaux traités par diffusion thermique ont une dureté plus élevée et une excellente résistance à l'usure et à l'oxydation, ce qui peut augmenter considérablement la durée de vie des matrices d'emboutissage de métaux de riz, des outils de formage, des outils de formage de rouleaux, etc., jusqu'à 30 fois.

Dans la fabrication de moteurs aéronautiques, le processus de traitement thermique des aubes de turbine est essentiel pour améliorer les performances du moteur. La nouvelle boue de masquage introduite par Dalian Yibang est spécialement conçue pour les processus de revêtement par diffusion à haute température et peut fournir une bonne protection dans des environnements extrêmes dépassant 1000 XNUMX°C, améliorant ainsi considérablement l’efficacité de la production et la stabilité du processus.

Stabilité à haute température : la boue de masquage fonctionne bien dans les processus de revêtement par diffusion à haute température dépassant 1000 XNUMX°C, évitant le risque de ramollissement des matériaux de masquage traditionnels à haute température et garantissant la fiabilité du revêtement.

Aucun revêtement de feuille de nickel requis : par rapport aux méthodes traditionnelles, la boue de masquage ne nécessite pas de revêtement de feuille de nickel supplémentaire, ce qui simplifie les étapes de fonctionnement et économise du temps de travail et des coûts de matériaux.

Durcissement rapide : à température ambiante, la boue de masquage commence à durcir en seulement 15 minutes et est complètement durcie en 1 heure, ce qui raccourcit considérablement le cycle de production et rend le processus de trempage et de brossage plus efficace.

Fonctionnement simple et retrait facile : les opérateurs peuvent facilement retirer la boue de masquage solidifiée avec un couteau en plastique dur, réduisant ainsi la complexité du processus et les exigences en matière de compétences opérationnelles.

Efficacité de travail élevée : la boue de masquage adopte la solution « poudre sèche + boîte ». Une boîte peut réaliser le travail de masquage d'environ 10 pièces, ce qui améliore considérablement l'efficacité et la fiabilité du processus.

Les scénarios d'application des turbines à gaz à usage intensif sont principalement l'alimentation électrique au sol, le chauffage industriel et résidentiel, de sorte que le but final de la turbine se reflète dans la puissance de sortie de l'arbre, entraînant le générateur pour produire de l'électricité, et une certaine quantité de température d'échappement (pour les chaudières à chaleur résiduelle en aval et les turbines à vapeur). Lors de la conception d'une turbine à gaz, il est nécessaire de prendre en compte à la fois le cycle unique et le cycle combiné. Les turbines à gaz se concentrent davantage sur l'efficacité de la production d'électricité et le produit fini ou la rentabilité du produit, et recherchent des matériaux durables et fiables, de longs cycles de maintenance et de longs intervalles. La conception des moteurs d'avion se concentre sur le rapport poussée/poids. Le produit doit être conçu pour être aussi léger et petit que possible, et la poussée générée doit être aussi grande que possible. Il s'agit d'un cycle unique, les matériaux utilisés sont donc plus « haut de gamme ». Dans le même temps, lors de la conception, l'accent est davantage mis sur l'économie de carburant en fonctionnement à faible charge. Après tout, les avions passent la plupart de leur temps dans la stratosphère plutôt qu'à décoller.

En fait, les moteurs d'avion et les turbines à gaz terrestres sont les joyaux de la couronne de l'industrie en raison de la difficulté de fabrication, du long cycle de R&D et du large éventail d'industries concernées. Cependant, ils ont des objectifs différents et des défis différents en raison de domaines d'application différents. Il existe très peu d'entreprises ou d'institutions dans le monde qui peuvent produire des turbines à gaz et des moteurs d'avion à usage intensif, comme GE Pratt & Whitney aux États-Unis, Siemens en Allemagne, Rolls-Royce au Royaume-Uni, Mitsubishi au Japon, etc., car cela implique l'intersection de nombreuses disciplines, la conception de systèmes, les matériaux, les processus et la fabrication de composants clés, etc., avec des investissements importants, du temps et des résultats lents. Les entreprises mentionnées ci-dessus ont également connu une longue période de développement pour faire évoluer et améliorer leurs produits jusqu'au niveau actuel, avec des coûts inférieurs, des performances et une fiabilité supérieures et des émissions plus faibles.