थर्मल बैरियर कोटिंग: भारी शुल्क गैस टरबाइन ब्लेड की मुख्य सुरक्षा

अपेक्षाकृत उच्च थर्मल कार्य रूपांतरण दक्षता के कारण भारी गैस टरबाइन, ऊर्जा उत्पादन और जहाज ड्राइव के क्षेत्र में सबसे प्रमुख उपकरण है, क्योंकि उच्च स्तरीय भारी गैस टरबाइन की विकास तकनीक बेहद जटिल है, इसलिए भारी गैस टरबाइन को के रूप में भी जाना जाता है चीन के औद्योगिक और जहाज निर्माण क्षेत्र का शक्ति केंद्र। अब तक, चीन ने 50 मेगावाट श्रेणी की भारी गैस टरबाइन को सफलतापूर्वक विकसित किया है, और एफ-श्रेणी 50 मेगावाट की भारी गैस टरबाइन में शुरुआत से ही सफलता हासिल की है। वर्तमान में, चीन हेवी-ड्यूटी गैस टर्बाइनों की तीन प्रमुख प्रणालियों के निर्माण में सुधार कर रहा है, प्रोटोटाइप डिजाइन, उपकरण निर्माण और परीक्षण वितरण की त्रिमूर्ति को साकार कर रहा है। चीन हेवी-ड्यूटी गैस टर्बाइनों के डिजाइन और विनिर्माण प्रौद्योगिकी में पूरी तरह से महारत हासिल करने वाला दुनिया का पांचवां देश बन गया है।

थर्मल बैरियर कोटिंग

थर्मल बैरियर कोटिंग आमतौर पर एक धातु बॉन्डिंग निचली परत और एक सिरेमिक सतह परत से बनी होती है, और बॉन्डिंग निचली परत आमतौर पर MCrAlY (M Ni, Co या Ni+Co) मिश्र धातु से बनी होती है, जो मुख्य रूप से कई प्रभावों के लिए जिम्मेदार होती है। संक्रमणकालीन थर्मल बेमेल, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध की, जबकि सिरेमिक सतह परत आमतौर पर Y2O3 स्थिर ZrO2 से बनी होती है, जो मुख्य रूप से गर्मी इन्सुलेशन भूमिका निभाती है। अपने अच्छे उच्च तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोध, क्षरण प्रतिरोध और गर्मी इन्सुलेशन विशेषताओं के कारण, यह देश और विदेश में जमीन पर भारी गैस टर्बाइनों के लिए सबसे उन्नत उच्च तापमान सुरक्षात्मक कोटिंग्स में से एक बन गया है।

विमानन उद्योग के विकास के साथ, टरबाइन इंजन का थ्रस्ट-वेट अनुपात अधिक से अधिक होता जा रहा है, और टरबाइन इनलेट का तापमान अधिक से अधिक होता जा रहा है। देश और विदेश में सामग्रियों के अनुसंधान इतिहास के अनुसार, कम समय में सामग्रियों के उपयोग के तापमान को बढ़ाकर टरबाइन ब्लेड के उच्च तापमान प्रतिरोध में सुधार करना काफी मुश्किल है। इसके उपयोग के तापमान को बढ़ाने के लिए टरबाइन ब्लेड सब्सट्रेट पर थर्मल बैरियर कोटिंग जमा करना संभव तरीका है। थर्मल बैरियर कोटिंग तकनीक का भविष्य का विकास निम्नलिखित पहलुओं पर ध्यान केंद्रित करेगा:

(1) अगली पीढ़ी के सुपरसोनिक इंजन के लिए उपयुक्त नई थर्मल बैरियर कोटिंग सामग्री प्रणाली पर शोध करना, और बेहतर चरण स्थिरता, कम सिंटरिंग दर और थर्मल चालकता के साथ सिरेमिक सामग्री ढूंढना जो ZrO2 को प्रतिस्थापित कर सके, कुंजी है।

(2) मौजूदा कोटिंग सिस्टम की सामग्री और तैयारी प्रक्रिया का अनुकूलन और तंत्र अध्ययन, जिसमें वाई बॉन्ड परत की संरचना, वाईएसजेड सिरेमिक के नए स्थिर ऑक्साइड का चयन, कोटिंग माइक्रोस्ट्रक्चर का सुधार और अनुकूलन शामिल है। साथ ही ग्रेडिएंट कोटिंग तकनीक का आगे का अध्ययन, ताकि कोटिंग के कामकाजी तापमान, सेवा जीवन और थर्मल इन्सुलेशन प्रदर्शन में सुधार किया जा सके।

(3) थर्मल बैरियर कोटिंग के थर्मल इन्सुलेशन प्रभाव पर शोध, कोटिंग की थर्मल इन्सुलेशन स्थिति, यानी तापमान ढाल, प्रयोगात्मक सिमुलेशन के माध्यम से परीक्षण किया जाता है, और थर्मल चालकता के अनुसार गर्मी हस्तांतरण के सिद्धांत के साथ जोड़ा जाता है कोटिंग सामग्री, अपेक्षित थर्मल इन्सुलेशन प्रभाव और गर्म अंत घटकों के कामकाजी वातावरण, कोटिंग की मोटाई के उचित डिजाइन के लिए आधार प्रदान करने और कोटिंग के सुधार के लिए दिशा-निर्देश प्रदान करने के लिए।

(4) थर्मल बैरियर कोटिंग जीवन भविष्यवाणी मॉडल का आगे अध्ययन करने के लिए, यदि टरबाइन इंजन के उच्च जोखिम वाले हिस्सों पर थर्मल बैरियर कोटिंग लागू की जाती है, तो सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए इंजन जीवन भविष्यवाणी प्रणाली स्थापित की जानी चाहिए। इसलिए, थर्मल बैरियर कोटिंग की स्पैलिंग विफलता तंत्र और सेवा शर्तों के तहत यांत्रिक व्यवहार आदि का आगे का अध्ययन, एक अपेक्षाकृत सही जीवन भविष्यवाणी मॉडल स्थापित करता है, ताकि कोटिंग के सेवा जीवन का सटीक मूल्यांकन किया जा सके, और इसके लिए एक विश्वसनीय गारंटी प्रदान की जा सके। थर्मल बैरियर कोटिंग का व्यावहारिक अनुप्रयोग।

(5) कोटिंग और सब्सट्रेट के बीच बंधन बल, कोटिंग के टूटने की डिग्री, चरण परिवर्तन की डिग्री और अन्य गुणों को सटीक रूप से चिह्नित करने के लिए नई कोटिंग प्रदर्शन परीक्षण तकनीक, विशेष रूप से गैर-विनाशकारी परीक्षण तकनीक विकसित करें, ताकि कोटिंग की गुणवत्ता को बेहतर ढंग से नियंत्रित करें।

हेवी-ड्यूटी गैस टर्बाइन अपनी कुशल ताप और कार्य रूपांतरण क्षमता के कारण ऊर्जा उत्पादन और समुद्री ड्राइव के क्षेत्र में मुख्य स्थान रखते हैं। प्रमुख प्रौद्योगिकियों में से एक के रूप में, थर्मल बैरियर कोटिंग (टीबीसी) सेवा तापमान में सुधार और टरबाइन ब्लेड के जीवन को बढ़ाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। चीन ने इस क्षेत्र में उल्लेखनीय प्रगति की है और हेवी-ड्यूटी गैस टर्बाइनों के डिजाइन और निर्माण में सफलतापूर्वक महारत हासिल कर ली है। थर्मल बैरियर कोटिंग आमतौर पर धातु-बंधी निचली परत और सिरेमिक सतह परत से बनी होती है, जिनमें से निचली परत मुख्य रूप से संक्रमणकालीन थर्मल बेमेल, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध की भूमिका निभाती है, जबकि सतह परत मुख्य रूप से थर्मल इन्सुलेशन प्रभाव निभाती है। . भविष्य के शोध में उपन्यास सामग्री प्रणालियों को विकसित करने, मौजूदा कोटिंग प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने, थर्मल इन्सुलेशन में सुधार करने, आजीवन भविष्यवाणी मॉडल स्थापित करने और कोटिंग प्रदर्शन और विश्वसनीयता को और बेहतर बनाने के लिए नई कोटिंग प्रदर्शन परीक्षण तकनीकों को विकसित करने पर ध्यान केंद्रित किया जाएगा।