ガスタービンブレード熱処理の最適化：熱拡散技術と高温遮蔽泥の応用 日本

現代の重要な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極めて重要です。ガスタービンの性能を高めるために、研究者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対策を講じてきました。ブレード設計を最適化し、新しい耐高温材料を選択し、ブレード表面を高温保護コーティング（NiCoCrAlYコーティングなど）でコーティングすることにより、ガスタービンの作業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、実装が簡単で、原理がシンプルで、効果的であるため、材料科学者に好まれています。

しかし、高温環境で長時間運転するガスタービンブレードは、コーティングと基材の間で元素が相互拡散する問題に直面しており、コーティングの性能に重大な影響を与えます。この問題を解決するために、高温保護コーティングの適用や拡散バリア層の設置などの表面熱処理技術により、ブレードの耐高温性と耐用年数を効果的に向上させ、ガスタービン全体の運転効率と信頼性を向上させることができます。

熱拡散技術と遮蔽スラリーの利点

熱拡散技術は、1988年から高温表面改質処理に使用されています。この技術は、鋼、ニッケル合金、ダイヤモンド合金、超硬合金などの炭素含有材料の表面に薄い炭化層を形成し、処理対象材料の表面を大幅に硬化させることができます。熱拡散処理された材料は、硬度が高く、耐摩耗性と耐酸化性に優れているため、米の金属スタンピング金型、成形ツール、ロール成形ツールなどの耐用年数を最大30倍まで大幅に延長できます。

航空エンジン製造において、タービンブレードの熱処理工程はエンジン性能の向上に極めて重要です。大連易邦が新たに導入したマスキングスラリーは、高温拡散コーティング工程用に特別に設計されており、1000℃を超える過酷な環境でも優れた保護を提供します。°C により、生産効率とプロセス安定性が大幅に向上します。

高温安定性：マスキング泥は1000℃を超える高温拡散コーティングプロセスでも優れた性能を発揮します。°C、従来の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は不要: 従来の方法と比較して、マスキング泥は追加のニッケル箔コーティングを必要としないため、操作手順が簡素化され、労働時間と材料コストが節約されます。

速硬化: 室温では、マスキング泥はわずか 15 分で硬化し始め、1 時間以内に完全に硬化するため、生産サイクルが大幅に短縮され、ディッピングとブラッシングのプロセスがより効率的になります。

簡単な操作と簡単な除去: 作業者は硬質プラスチックナイフを使用して固化したマスキング泥を簡単に除去できるため、プロセスの複雑さが軽減され、操作スキルの必要性が軽減されます。

高い作業効率：マスキング泥は「ドライパウダー+ボックス」ソリューションを採用しています。10つのボックスで約XNUMX個の部品のマスキング作業を完了でき、プロセスの効率と信頼性が大幅に向上します。

大型ガスタービンの応用シナリオは主に地上電力供給、産業および住宅暖房であるため、タービンの最終目的はシャフトの出力、発電機の駆動による発電、および一定の排気温度（下流の廃熱ボイラーおよび蒸気タービン用）に反映されます。ガスタービンを設計するときは、シングルサイクルとコンバインド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、発電効率と完成品または製品の費用対効果を重視し、耐久性と信頼性の高い材料、長いメンテナンスサイクルと長い間隔を追求します。航空機エンジンの設計は、推力対重量比に重点を置いています。製品はできるだけ軽量で小型になるように設計する必要があり、発生する推力はできるだけ大きくする必要があります。シングルサイクルであるため、使用する材料はより「ハイエンド」です。同時に、設計時には、低負荷運転時の燃費に重点が置かれます。結局のところ、航空機は離陸するよりも成層圏でほとんどの時間を過ごします。

実際、航空機エンジンと地上設置型ガスタービンは、製造の難しさ、研究開発サイクルの長さ、関連する産業の範囲の広さから、どちらも産業の至宝です。しかし、応用分野が異なるため、焦点が異なり、課題も異なります。米国のGEプラット・アンド・ホイットニー、ドイツのシーメンス、英国のロールス・ロイス、日本の三菱など、大型ガスタービンと航空機エンジンを製造できる企業や機関は世界でもごくわずかです。これは、システム設計、材料、プロセス、主要部品の製造など、多くの分野が交わる必要があり、多額の投資と長い時間がかかり、結果も遅いためです。上記の企業もまた、長い開発期間を経て、製品を現在のレベルに進化・改善し、コストの削減、性能と信頼性の向上、排出量の削減を実現してきました。