ガスタービンブレードの熱処理の最適化：熱拡散技術および高温遮蔽泥の応用

現代の鍵となる動力機械設備として、ガスタービンの効率向上はエネルギー利用と産業発展にとって重要です。ガスタービンの性能を向上させるために、研究者たちはタービンブレードの設計と材料選択においてさまざまな措置を講じてきました。ブレード設計の最適化、新しい高温耐性材料の選択、そしてブレード表面に高温保護コーティング（例えばNiCoCrAlYコーティング）を施すことで、ガスタービンの作動効率を大幅に向上させることができます。これらのコーティングは、実装が容易で、原理がシンプルでありながら効果的であるため、材料科学者たちに重宝されています。

しかし、高温環境下で長時間動作するガスタービンのブレードは、コーティングと基板間の元素の相互拡散という問題に直面しており、これはコーティングの性能に深刻な影響を与えます。この問題を解決するために、高温保護コーティングを施したり、拡散バリア層を設置するなどの表面熱処理技術を適用することで、ブレードの耐高温性と寿命を効果的に向上させ、全体的なガスタービンの運転効率と信頼性を向上させることができます。

熱拡散技術および遮蔽ペーストの利点

熱拡散技術は、1988年以来高温表面改質処理に使用されてきました。この技術は、鋼、ニッケル合金、ダイヤモンド合金、セラミック合金などの炭素含有材料の表面に薄い炭素化層を形成し、加工材の表面を大幅に硬化させます。熱拡散によって処理された材料は、より高い硬度と優れた耐磨耗性および酸化耐性を持ち、米金属のプレス金型、成形工具、ロール成形工具などにおいて寿命を最大30倍にまで増加させることが可能です。

航空エンジン製造において、タービンブレードの熱処理プロセスはエンジン性能向上にとって非常に重要です。大連一邦が新しく導入したマスキングペーストは、高温拡散コーティングプロセスのために特別に設計され、1000 違う ℃を超える極限環境でも優れた保護を提供し、生産効率と工程の安定性を大幅に向上させることができます。

高温安定性：マスキング用泥土は、1000を超える高温拡散コーティングプロセスで良好に機能します。 違う Cで、伝統的なマスキング材料が高温で軟化するリスクを回避し、コーティングの信頼性を確保します。

ニッケル箔コーティング不要：従来の方法と比較して、マスキング用泥土には追加のニッケル箔コーティングが必要なく、操作工程を簡素化し、労働時間と材料コストを節約します。

速乾性：室温で、マスキング用泥土はわずか15分で硬化を開始し、1時間以内に完全に硬化します。これにより、生産サイクルが大幅に短縮され、浸漬と塗布の工程がより効率的になります。

簡単な操作と取り外しやすさ：作業者は硬いプラスチックナイフを使用して固まったマスキング用泥土を簡単に除去でき、工程の複雑さを減らし、操作スキルへの要求を低下させます。

高い作業効率：マスキング用泥土は「粉体＋箱」のソリューションを採用しています。一箱で約10個の部品のマスキング作業が完了し、プロセスの効率と信頼性が大幅に向上します。

重 Duty ガスタービンの応用シナリオは主に地上電源、工業および住宅暖房であり、タービンの最終目的はシャフトの出力電力に反映され、発電機を駆動して電力を生成し、一定量の排気温度（下流の廃熱ボイラーおよび蒸気タービン向け）が得られます。ガスタービンを設計する際には、単一サイクルと複合サイクルの両方を考慮する必要があります。ガスタービンは発電効率や製品のコストパフォーマンスに重点を置き、耐久性と信頼性のある素材、長期間のメンテナンスサイクルとインターバルを追求します。一方で、航空機エンジンの設計は推進重量比に焦点を当てます。製品はできるだけ軽く、小さく設計され、生成される推力はできるだけ大きくする必要があります。これは単一サイクルであるため、使用される材料はより「高級」になります。同時に、設計時には低負荷運転時の燃料経済性に重点が置かれます。飛行機は離陸しているよりも大気圏内で多くの時間を費やすからです。

実際、航空機エンジンと地上用ガスタービンは、製造の難しさ、長い研究開発サイクル、そして多くの産業が関わることから、産業の頂点に位置する技術です。しかし、応用分野が異なるため、それぞれ異なる重点と課題があります。世界中で大型ガスタービンや航空機エンジンを製造できる企業や機関は非常に少なく、例えばアメリカのGE プラット・アンド・ホイットニー、ドイツのシーメンス、イギリスのロールス・ロイス、日本の三菱などがあります。これは多くの学問分野の交差点に関連し、システム設計、材料、プロセス、そして主要部品の製造に関わるため、投資額が大きく、時間がかかり、成果が出るまで時間がかかります。上記の企業も、コストを削減し、性能と信頼性を向上させ、排出量を低減する現在のレベルの製品に進化させるために、長い開発期間を経験してきました。