Toepassing en kenmerken van tandwielen van hogetemperatuurlegeringen in gasturbines
Tijdens de werking van de gasturbine worden de tandwielen blootgesteld aan extreem hoge temperaturen. Hogetemperatuurlegeringsmaterialen hebben een uitstekende hogetemperatuursterkte en kunnen enorme belastingen bij hoge temperaturen weerstaan. Zo kunnen op nikkel gebaseerde hogetemperatuurlegeringen nog steeds een hoge vloeigrens en treksterkte behouden bij temperaturen tot wel 700-1000 °C. Dit komt doordat het nikkelelement en andere legeringselementen (zoals chroom, molybdeen, wolfraam, enz.) in de legering een stabiele versterkingsfase vormen, die effectief het slippen en vervormen van korrels bij hoge temperaturen kan voorkomen, waardoor wordt verzekerd dat de tandwielen niet overmatig vervormen of breken onder hoge temperatuur- en hoge spanningsomstandigheden.
Deze eigenschap van hoge temperatuursterkte zorgt ervoor dat de tandwielen stabiel vermogen kunnen overbrengen. Zelfs wanneer de gasturbine gedurende lange tijd draait of onder hoge vermogensomstandigheden, blijven de mechanische eigenschappen behouden. Hierdoor worden verminderde efficiëntie van de vermogensoverdracht of systeemstoringen door vervorming van het tandwiel effectief vermeden.
Tijdens het frequent opstarten, afsluiten en wisselen van belasting van gasturbines, zullen tandwielen herhaaldelijke verwarmings- en koelcycli ondergaan. Tandwielen van hogetemperatuurlegeringen hebben een goede thermische vermoeidheidsweerstand en kunnen de spanningsveranderingen weerstaan die door dergelijke thermische cycli worden veroorzaakt. De microstructuur in de legering is speciaal ontworpen, zoals het toevoegen van enkele elementen met hoge smeltpunten en goede thermische stabiliteit, zodat de interne structuur van het tandwiel niet snel zal barsten of beschadigd zal raken wanneer de temperatuur sterk verandert.
Wanneer het tandwiel snel afkoelt na een hoge bedrijfstemperatuur of snel opwarmt tijdens het opstarten, zorgt de thermische vermoeidheidsweerstand ervoor dat het tandwiel niet voortijdig zal falen als gevolg van thermische spanningsconcentratie. Hierdoor wordt de betrouwbaarheid van het gasturbine-aandrijfsysteem gewaarborgd.