په جیټ انجنونو کې د کارولو لپاره د تودوخې مقاومت لرونکي فلزاتو ډولونه
د جیټ انجنونه په خورا سخت چاپیریال کې کار کوي. د توربین برخه کې د اخراج ګاز تودوخه له 1.000 درجو سانتي ګراد څخه ډیر کیدی شي، پداسې حال کې چې اجزا باید د لوړ گردش بارونو، لوړ فشارونو، او د ګرمو ګازونو څخه د اکسیډیشن او زنګ وهلو سره مخ کیدو لاندې قوي پاتې شي. له همدې امله، د جیټ انجن لپاره د فلز غوره کول یوازې د "نه ویلو" مسله نه ده، بلکې په لوړه تودوخه کې د میخانیکي ځواک ساتلو، د کریپ مقاومت، حرارتي ستړیا، او د سطحې تخریب هم دی. دا مقاله د تودوخې مقاومت لرونکي فلزاتو ډولونه چې معمولا په جیټ انجنونو کې کارول کیږي او د دوی د انتخاب تر شا تخنیکي دلیلونه بحث کوي.
۱. د نکل پر بنسټ سوپر الیاژونه
د نکل پر بنسټ سوپر الیاژونه د جیټ انجنونو د ګرم زون "ستوري" دي، په ځانګړې توګه د توربین تیغونه، وینونه، او ځینې ډیسکونه. دا الیاژونه د لوړ تودوخې په وړاندې د قوي پاتې کیدو لپاره ډیزاین شوي چې د ساختماني فلزاتو حدودو ته نږدې کیږي.
ولې نکل غوره دی؟ نکل په لوړه تودوخه کې یو باثباته کرسټال جوړښت لري او د ځواک زیاتولو لپاره د نورو عناصرو سره مخلوط کیدی شي. لومړني پیاوړتیا معمولا د ګاما پرائم (γ') پړاو پریسیپیټیټونو څخه راځي، چې معمولا د Ni₃(Al,Ti) پر بنسټ والړ وي، کوم چې د بې ځایه کیدو حرکت سره مقاومت کوي، مواد په لوړه تودوخه کې قوي ساتي.
د الیاژونو او استعمالونو مثالونه:
- انکونیل ۷۱۸: د لوړ ځواک او د جوړولو نسبتا ښه اسانتیا له امله د کمپرسور شاته برخو، کیسینګونو او ځینې توربین برخو لپاره په پراخه کچه کارول کیږي، که څه هم د دې عملیاتي تودوخې حد د عصري توربین سوپر اللویزونو په پرتله ټیټ دی.
– رین، CMSX، او واحد کرسټال الیاژونه: د لومړنیو توربین تیغونو لپاره، د سمتي جامد کولو یا واحد کرسټال ټیکنالوژۍ سره جوړ شوي سوپر الیاژونه ډیری وختونه کارول کیدل. د واحد کرسټال جوړښت د غلو حدود کموي، په دې توګه په ډراماتیک ډول د کریپ او حرارتي ستړیا مقاومت زیاتوي.
زیات:
- په لوړه تودوخه کې قوي
- د خپګان او تودوخې ستړیا په وړاندې مقاومت کوي
- د اکسیډیشن مقاومت لرونکي کوټینګ سره یوځای کیدی شي
کمښت:
- ګران او پروسس کول یې ستونزمن دي
- لوړ کثافت (دروند)
- د کاسټ کولو سخت تخنیکونو او د کیفیت کنټرول ته اړتیا لري
۲. د کوبالټ پر بنسټ سوپر الیاژونه
د کوبالټ پر بنسټ سوپر الیاژونه په ګرمو چاپیریالونو کې هم کارول کیږي، که څه هم د دوی کارول عموما د نکل په پرتله ډیر محدود دي. د کوبالټ الیاژونه د تودوخې ښه زنګ وهلو مقاومت او د اغوستلو مقاومت لري، چې دوی د ځینو برخو لکه د احتراق لاینرونو، نوزل لارښود وینونو، یا د قوي رګونو او اکسیډیشن تابع برخو لپاره مناسب کوي.
ځانګړتیاوې:
- د اکسیډیشن او تودوخې زنګ وهلو په وړاندې مقاومت لري
- د ځانګړو شرایطو لاندې په لوړه تودوخه کې مستحکم
- په ځینو غوښتنلیکونو کې د اغوستلو ښه مقاومت
مهمه یادونه: د جټ انجن ډیری عصري ډیزاینونه د لوړې تودوخې لپاره په نکل سوپر الیاژونو تکیه کوي، پداسې حال کې چې کوبالټ هغه وخت کارول کیږي کله چې د سطحې ملکیتونه، د زنګ وهلو مقاومت، یا نور ځانګړي اړتیاوې ډیرې مهمې وي.
۳. د ټایټانیوم الیاژونه (د ټایټانیوم الیاژونه)
ټایټانیوم د خپل غوره قوت او وزن تناسب لپاره مشهور دی. په جیټ انجنونو کې، ټایټانیوم په پراخه کچه په هغو برخو کې کارول کیږي چې د توربینونو په پرتله ټیټ تودوخه تجربه کوي، لکه فین، د لومړني څخه تر منځني پړاو کمپرسورونه، او ملاتړي جوړښتونه.
د تودوخې محدودیتونه: د ټایټانیوم الیاژونه عموما تر 300-600 درجو سانتي ګراد پورې په مؤثره توګه کار کوي (د الیاژ ډول او شرایطو پورې اړه لري)، نو دوی د توربین په ګرم اړخ کې نه کارول کیږي. په هرصورت، ځکه چې کمپرسور هم د لوړې تودوخې تجربه کوي، ټایټانیوم لاهم د انجن ټول وزن کمولو کې د پام وړ رول لوبوي.
بېلګه: Ti-6Al-4V د فضايي صنعت کې یو له خورا مشهور ټایټانیوم الیاژونو څخه دی، په ځانګړي توګه د کمپرسور اجزاو او جوړښتونو لپاره چې سپکوالي او ځواک ته اړتیا لري.
زیات:
- سپک، قوي، او د زنګ په وړاندې مقاومت لرونکی
- د څرخیدونکي وزن کموي نو موثریت زیاتیږي
کمښت:
- د ګرمو توربین زونونو لپاره مناسب نه دی
- که چیرې د ډیزاین د تودوخې حد څخه تیر شي نو ممکن د ملکیتونو اکسیډیشن / خرابیدل تجربه کړي.
۴. د تودوخې په وړاندې مقاومت لرونکی فولاد او سټینلیس فولاد (د تودوخې په وړاندې مقاومت لرونکی فولاد او سټینلیس فولاد)
سټینلیس سټیل او د تودوخې مقاومت لرونکي الیاژ فولاد د جیټ انجن په برخو کې کارول کیږي چې د اکسیډیشن مقاومت او په منځنۍ تودوخه کې منځنۍ ځواک ته اړتیا لري، او همدارنګه د سوپر الیاژونو په پرتله ډیر اقتصادي دي.
عام غوښتنلیکونه:
- ځینې پوښونه، پایپونه، فاسټینرونه، او ملاتړي برخې
- د اخراج برخه یا بهرنۍ جوړښت د اصلي توربین په پرتله ټیټه تودوخه لري.
زیات:
- ارزانه او پروسس کول اسانه دي
- د زنګ وهلو مقاومت خورا ښه دی (د درجې پورې اړه لري)
کمښت:
- د تودوخې لوړ ځواک او د کریپ مقاومت عموما د سوپر الیاژونو په پرتله ټیټ وي.
- د لومړني پړاو توربین اجزاو لپاره مناسب نه دی
۵. د نکل اوسپنې پر بنسټ الیاژونه او ځانګړي الیاژونه (د مثال په توګه انکولای)
د خالص نکل سوپر الیاژونو سربیره، د نکل اوسپنې الیاژونه هم شتون لري چې د تودوخې مقاومت، ځواک، د زنګ وهلو مقاومت، او د جوړولو وړتیاوو ترمنځ توازن ترلاسه کولو لپاره کارول کیږي. د انکولوی په څیر الیاژونه ډیری وختونه په هغو برخو کې کارول کیږي چې اکسیډیشن / حرارتي زنګ وهلو مقاومت ته اړتیا لري مګر د خورا سخت تودوخې سره مخ نه کیږي.
په جیټ انجنونو کې رول:
- د احتراق خونې یا د ګرمو ګازو ځینې چینلونو شاوخوا اجزا
- هغه برخې چې ابعادي ثبات او اکسیډیشن مقاومت ته اړتیا لري
۶. ټانټالم، مولیبډینم، او ټنګسټن (انعکاسي فلزات)
انعکاسي فلزات لکه ټنګسټن (W)، مولیبډینم (Mo)، او ټانټالم (Ta) ډیر لوړ ویلې کیدونکي ټکي لري. په تیوري کې، دوی د ګرمو چاپیریالونو لپاره خورا زړه راښکونکي دي. په هرصورت، په عملي جیټ انجنونو کې، د دوی کارول د څو محدودیتونو لخوا محدود دي: لوړ کثافت (په ځانګړي توګه د ټنګسټن لپاره)، د جوړولو ستونزې، او د ځانګړي محافظت پرته په لوړه تودوخه کې د اکسیډیشن حساسیت.
محدود استعمال:
- ځینې وختونه د لوړ تودوخې ځواک زیاتولو لپاره په سوپر الیاژونو کې د الیاژ عنصر په توګه.
- په ځینو برخو، د موادو څیړنې، یا هغه برخو کې ځانګړي غوښتنلیکونه چې په کنټرول شوي چاپیریال کې د تودوخې خورا مقاومت ته اړتیا لري.
په بل عبارت، انعطاف منونکي فلزات اکثرا د لویو اجزاو د اصلي موادو په توګه "موجود" نه وي، بلکې په عصري الیاژونو کې د تقویه کونکو عناصرو په توګه وي.
۷. د تودوخې خنډ پوښښ (TBC) او سیسټمونه
که څه هم "اساسي فلزات" نه دي، خو د جیټ انجنونو کې د تودوخې مقاومت لرونکي فلزاتو په اړه هیڅ بحث به پرته له دې چې یادونه وشي چې ګرمې برخې تقریبا تل په پوښونو تکیه کوي بشپړ نشي. ډیری توربین تیغونه د نکل سوپر الیاژ څخه جوړ شوي دي چې په لاندې ډول کارول کیږي:
- د اکسیډیشن مقاومت لپاره د بانډ کوټ (د مثال په توګه MCrAlY، چیرې چې M = Ni/Co)
- د TBC سیرامیکونه (د مثال په توګه یټریا-ثابت شوی زیرکونیا/YSZ) د اساس فلزاتو د تودوخې کمولو لپاره
د سوپر الیاژونو، داخلي یخولو، او پوښونو ترکیب د فلزاتو په پرتله د ګازو د تودوخې ډیر لوړ فعالیت ته اجازه ورکوي. دا د عصري جیټ انجنونو د موثریت ښه کولو لپاره یوه مهمه ستراتیژي ده.
۸. د جیټ انجنونو لپاره د تودوخې مقاومت لرونکي فلزاتو غوره کولو معیارونه
د جیټ انجن ډیزاین کې، "د تودوخې مقاومت" پدې معنی دی چې په یو وخت کې څو معیارونه پوره کړي:
۱. د لوړې تودوخې قوت: د تودوخې په وخت کې په ډراماتیک ډول قوت له لاسه نه ورکوي.
۲. د خزندګۍ مقاومت: د لوړې تودوخې په اوږدو کې د اوږدې مودې بار سره مخ کیدو په وخت کې د دایمي خرابوالي سره د مقابلې توان لري.
۳. د اکسیډیشن او ګرمو زنګونو په وړاندې مقاومت: د ګرمو ګازونو لخوا په چټکۍ سره نه تخریب کیږي.
۴. د تودوخې ستړیا مقاومت: د تودوخې او سړې دورې تکرار سره د مقابلې توان لري.
۵. د تولید او ترمیم وړتیاوې: کیدای شي جوړ، جعلي، ویلډ/ترمیم او کیفیت کنټرول شي.
۶. وزن او لګښت: د فعالیت او اقتصاد لپاره خورا مهم دی.
پایله
د تودوخې په وړاندې مقاومت لرونکي فلزات چې په جیټ انجنونو کې کارول کیږي یو واحد ډول نه دي، بلکې د تودوخې زونونو او کاري بارونو پراساس غوره شوي موادو ټولګه ده. د نکل پر بنسټ سوپر الیاژونه د دوی د لوړ تودوخې ځواک او کریپ مقاومت له امله په ګرمو سیمو، لکه توربینونو باندې تسلط لري، پداسې حال کې چې د کوبالټ سوپر الیاژونه په ځانګړو غوښتنلیکونو کې کارول کیږي چې د تودوخې زنګ او اغوستلو مقاومت ته اړتیا لري. ټایټانیوم د کمپرسورونو او کولر برخو لپاره غوره شوی ځکه چې دا خورا سپک مګر قوي دی، پداسې حال کې چې د تودوخې مقاومت لرونکي فولاد او نکل-اوسپنې الیاژونه د غوره لګښت او د جوړولو اسانتیا سره د منځنۍ تودوخې حد کې اړتیاوې پوره کوي. له هرڅه پورته، د تودوخې خنډ کوټینګونه او د یخولو ډیزاینونه یو اړین جوړه ده چې عصري جیټ انجنونه د ګازو په خورا لوړ تودوخې کې کار کولو توان ورکوي.
که تاسو وغواړئ، زه کولی شم دا مقاله په یوه ډیر تخنیکي نسخه کې تطبیق کړم (د هر زون د ځانګړو برخو مثالونو سره: فین – کمپرسور – کمبسټر – توربین – اخراج) یا د عمومي لوستونکي لپاره یو ساده نسخه.
