Die Schönheit des Universums liegt in seinem Geheimnis und seiner Tiefe. Die Milchstraße allein enthält unzählige Galaxien, Sterne und Staub, weit über den Bereich der menschlichen Beobachtung hinaus. Wussten Sie, dass die Turbinenklingen von Flugzeugmotoren auch ein "Universum" von Materialien enthalten? In diesem "Universum" werden Atome und Moleküle geschickt kombiniert, um dem Motor zu helfen, verschiedene Leistungsanforderungen zu erfüllen.
Turbinenklingen
Turbinenklingen sind eines der kritischsten Teile in einem Flugzeugmotor. Sie befinden sich im Teil des Motors mit der höchsten Temperatur, der komplexesten Belastung und der härtesten Umgebung. Sie sind zahlreiche komplexe Form, haben hohe dimensionale Anforderungen und sind schwer zu bearbeiten, was die Leistung des Flugzeugmotors direkt beeinflusst.
Fortgeschrittene Flugzeugmotoren können bei Temperaturen über 1700 Grad arbeiten
Nach dem Druck ist der Druck bis zu mehr als 50 Atmosphären
Um die Anforderungen der Motorleistung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu erfüllen, müssen Turbinenklingenmaterialien eine hervorragende Hochtemperaturfestigkeit, eine gute Oxidationsbeständigkeit, eine thermische Korrosionsbeständigkeit sowie eine gute Müdigkeit und Frakturzähigkeit und andere umfassende Eigenschaften aufweisen.
Materialforschung und -entwicklung
Materiellesentwicklungsprozess
In den 1930er Jahren entwickelten Forscher Hochtemperaturlegierungen mit hervorragender Hochtemperaturleistung, um Edelstahl zu ersetzen, sodass die Klinge bei Temperaturen bis zu 800 Grad verwendet werden kann. Bald darauf förderte die Entstehung der Vakuum-Schmelztechnologie die Entwicklung von hochtemperaturgelegten Guss-Legierungen, und polykristalline Legierungen wurden allmählich das Hauptmaterial für Turbinenschaufeln.
In den 1980er Jahren entdeckten die Forscher die Richtungsverfestigungstechnologie, die die Stärke und Plastizität von Legierungen verbessern und die thermische Ermüdungsleistung von Legierungen verbessern kann, indem sie die Kristallwachstumsrate kontrollierten und die Körner bevorzugt wachsen lassen. Auf dieser Basis entwickelten sich einkristall-Hochtemperaturlegierungen und wurden zum dominierenden Material für Hochleistungs-Flugzeugmotor-Turbinenklingen.
Herstellungsprozess
Materialien mit ausgezeichneter Leistung reicht nicht aus. Flugzeugmotor -Turbinenblätter erfordern auch eine präzise Herstellungstechnologie - Investitionsgussprozess.
Kern-, Wachs- und Schalenvorbereitung
Beim Investitionsguss von hohlen Klingen werden Keramikkerne häufig zur Herstellung von Atemwege verwendet: Der Keramikkern wird in eine Bienenwachsklinge gelegt, mit Porzellanlehm eingewickelt und erhitzt. Das Wachs im Inneren wird nach dem Schießen entlassen, um eine Gusshöhle zu bilden. Die Wachsform ist mit feuerfestem Beschichtung überzogen und bei hoher Temperatur gesintert, und nach dem Schmelzen des Wachsformes wird eine harte Schimmelpilze gebildet. Das geschmolzene Metall wird in den inneren Hohlraum der Formschale gegossen, um ein Guss zu erhalten.
Richtungsverfestigung
Unter strenger Temperaturkontrolle konkurrieren mehrere Körner um das Wachstum, sodass das dominante Getreide in den Hohlraum gelangt. Mit dem Fortschritt der Feststoff-Flüssigkeitsgrenzfläche wächst das Getreide weiter und erhält so eine einzelne Kristallklinge.
Test
Nachdem die Turbinenklingen erstellt wurden, wird ein spezieller chemischer Prozess verwendet, um den Keramikkern aufzulösen, und dann werden die Kühllöcher gestanzt und eine thermische Barrierebeschichtung angewendet, um Isolierung und Kühlung bereitzustellen. Nach der Röntgeninspektion sind die Klingen abgeschlossen.
Kühlstruktur
Bei Motoren kann die Erhöhung der Temperatur des Gases am Turbineneinlass den Schub erhöhen und so die Motoreffizienz und das Thrust-zu-Gewicht-Verhältnis verbessern. Bei aktuellen Flugzeugmotoren überschreitet die Gastemperatur am Turbineneinlass die Grenztemperatur, die das hochtemperaturbeständige Blattmaterial standhalten kann, so
Die in Turbinenklingen verwendeten Kühltechnologien umfassen hauptsächlich Konvektionskühlung, Aufstiegskühlung, Filmkühlung und Laminatkühlung.
FUture
Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie werden die additive Fertigungstechnologie, die Laserformung und andere Technologien zur Herstellung von Turbinenklingen eingesetzt. Die Turbinenklingen der Zukunft werden eine bessere Leistung haben und Flugzeugen besser in den Himmel aufsteigen.
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