ガスタービンにおける高温合金ギアの用途と特徴
ガスタービンの運転中、ギアは極めて高い温度にさらされます。高温合金素材は優れた高温強度を持ち、高温で巨大な負荷を耐えることができます。例えば、ニッケルベースの高温合金は700-1000°Cという高温でも依然として高い降伏強度と引張り強度を維持できます。これは、合金内のニッケル元素や他の合金元素(クロム、モリブデン、タングステンなど)が安定した強化相を形成し、高温での粒界の滑りや変形を効果的に防止するためです。これにより、ギアは高温かつ高ストレス条件下で過度に変形したり破損したりすることを防ぎます。
この高温強度特性により、ギアは安定してパワーを伝達でき、ガスタービンが長時間運転または高出力出力条件下でも、依然として良好な機械的特性を維持し、ギアの変形によるパワートランスミッション効率の低下やシステム故障を効果的に回避できます。
ガスタービンの頻繁な起動、停止および負荷変動の際、ギアは反復する加熱と冷却サイクルを経験します。高温合金製ギアは優れた熱疲労抵抗性を持ち、そのような熱サイクルによる応力変化に耐えられます。合金内の微細組織は特別に設計されており、融点が高いかつ熱的に安定したいくつかの元素を添加することで、温度が急激に変化してもギアの内部構造が容易に亀裂や損傷を生じることはありません。
ギアが高温の作動状態から急速に冷却されたり、起動時に急速に加熱したりする場合、熱疲労抵抗により、熱応力集中によるギアの早期故障を防ぎ、ガスタービンの動力伝達システムの信頼性を確保します。
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