Cuireann bratuithe bacainn teirmeacha "armúr inslithe teasa" ar chomhpháirteanna miotail.
I réimsí na n-innill aero agus na tuirbíní gáis, tá tóir shíoraí ann: teocht inlet tuirbíní níos airde. Ar an gcúis seo, tá eolaithe ábhar i gcónaí ag iniúchadh bealaí chun friotaíocht ardteochta na dtuirbíní a fheabhsú, agus is é ceann de na modhanna is éifeachtaí ná "éadaí cosanta" a chur ar chomhpháirteanna tuirbín sciath le bratuithe a bhfuil feidhmeanna éagsúla acu, rud a fheabhsóidh feidhmíocht seirbhíse, iontaofacht níos mó, agus saol seirbhíse níos faide.
Bratuithe bacainn teirmeacha in aer-inneall (GP7200) agus deilbhíocht thrasghearrthach de ghnáthchóras brataithe bacainn teirmeach
Faoi láthair, tá bratuithe bacainn teirmeacha ina bpríomhtheicneolaíocht tacaíochta chun teorainneacha seirbhíse ábhar miotail a bhriseadh.
Is cineál sciath inslithe iad bratuithe bacainn teirmeacha (TBCanna) a chomhcheanglaíonn feidhmíocht struchtúrach agus tréithe feidhmiúla. Tá struchtúr ilchiseal acu cosúil le "ceapaire," comhdhéanta de chiseal inslithe teirmeach ceirmeach, cóta banna miotalach, agus foshraith superalloy. Ina measc seo, is é an ciseal barr ceirmeach an ciseal feidhme lárnach den sciath bacainn teirmeach, a bhfuil tionchar díreach aige ar an turraing teirmeach, creimeadh, agus creimeadh ceimiceach gás teocht ard. Cinneann roghnú ábhar agus dearadh struchtúrach na ciseal seo go díreach éifeacht inslithe theirmigh agus saol seirbhíse na sciath.
Struchtúr sciath bacainn teirmeach
Is iad na hábhair atá bunaithe ar shiorcóiniam an t-ábhar is fearr don chiseal ceirmeach de bhratuithe bacainn teirmeach ardteochta.
Toisc go bhfuil feidhmíocht inslithe theirmigh den scoth ag ábhair atá bunaithe ar shiorcóiniam, friotaíocht ocsaídiúcháin ardteochta, friotaíocht creimeadh ardteochta, agus neart réasúnta ard, tá siad anois ar an ábhar roghnaithe don chiseal ceirmeach de bhratuithe bacainn teirmeach ardteochta.
Ba é an chéad chéim i bhforbairt bratuithe bacainn teirmeacha bunaithe ar shiorcóiniam ná úsáid dhíreach ocsaíd siorcóiniam (ZrO2) mar ábhar ciseal ceirmeach. Cuireann claochlú tapa ZrO2 le linn téimh teorainn ar a theocht seirbhíse, rud a fhágann go bhfuil saol seirbhíse sách gearr don sciath bacainn teirmeach. Ba é an dara céim ná úsáid a bhaint as 6 wt% ~ 8 wt% Y2O3 sraitheanna ceirmeacha ZrO2 (YSZ) cobhsaithe go páirteach. Mhéadaigh dópáil leis an ocsaíd tearc-chré Y2O3 an teocht claochlaithe céime de ZrO2, feabhsaíodh cobhsaíocht chéim ard teocht an chórais ceirmeach, agus is é YSZ an t-ábhar ceirmeach sciath bacainn teirmeach is mó a úsáidtear ar fud an domhain fós.
Mar sin féin, de réir mar a mhéadaíonn teocht na seirbhíse de réir a chéile, tá an córas YSZ tar éis a theorainneacha a nochtadh de réir a chéile maidir le cobhsaíocht chéim, friotaíocht shintéirithe, agus feidhmíocht tuirse rothaíochta teirmeach. Go háirithe i dtimpeallachtaí ardteochta os cionn 1200 céim, tá seans maith go ndéanfar claochlú céim ar YSZ, rud a fhágann go bhfuil breabú struchtúrach agus teip brataithe. Chun na fadhbanna seo a réiteach, tá taighdeoirí tar éis tús a chur le córais ábhar ceirmeacha nua a iniúchadh.
-púdair atá bunaithe ar shiorcóiniam: an chéad chonstaic don "teas-armúr inslithe" de bhratuithe bacainn teirmeacha.
In iarratais ar bhratú bacainn teirmeach, léiríonn bratuithe a ullmhaítear ó "phúdair ocsaíd siorcóiniam nana agus púdair ocsaíde siorcóiniam sféarúla log" feidhmíocht níos fearr ná bratuithe traidisiúnta micreastruchtúrtha.
Mar gheall ar a "micreastruchtúr uathúil", is gnách go mbíonn friotaíocht shintéirithe níos airde ag bratuithe bacainn teirmeacha nanastruchtúrtha agus caoinfhulaingt brú níos fearr, rud a chuireann feabhas suntasach ar shaol seirbhíse an bhrataithe. Is féidir le bratuithe bacainn teirmeacha struchtúrtha sféarúla log, mar gheall ar a "shaintréithe scagach," seoltacht theirmeach an sciath a laghdú go héifeachtach agus insliú teirmeach níos fearr a sholáthar, agus cobhsaíocht níos fearr agus tréithe eile a bheith acu freisin. Tá tionchar cinntitheach ag saintréithe an phúdar ocsaíd siorcóiniam tosaigh ar fheidhmíocht sciath. Dá bhrí sin, tá barrfheabhsú -próisis déanta púdair atá ann cheana féin nó iniúchadh a dhéanamh ar níos mó cinn den scoth, agus cineálacha nua púdair a fhorbairt le feidhmíocht níos fearr, ina phríomhchonair chun feidhmíocht bratuithe bacainn teirmeach a fheabhsú agus chun riachtanais réimsí ardleibhéil agus sofaisticiúla a chomhlíonadh.
I measc na modhanna ullmhúcháin do phúdair a úsáidtear i sciatháin bhacainn ardteochta atá bunaithe ar shiorcóiniam tá sil-leagan gaile, modh salainn leáite, modh glóthach sól, modh deascadh aonchineálach, modh hidrothermal, modh teimpléid, agus eile. Ina measc, taispeánann an "modh hidrothermal", mar mhodh ullmhaithe ceimiceach a bhfuil acmhainneacht mhór forbartha aige, go háirithe buntáistí suntasacha maidir le púdair nana-ocsaíd siorcóiniam íon/dópáilte a ullmhú. Is féidir leis an modh teimpléid trastomhas agus tiús bhalla na sféar log a rialú go beacht trí ghníomhairí templating de mhéideanna éagsúla a roghnú, agus is modh éifeachtach é chun ullmhúchán inrialaithe de struchtúir sféarúla log a bhaint amach. Tá pirealú spraeála níos oiriúnaí do-táirgeacht ar scála mór, struchtúir sféarúla lofa a fhoirmiú in aon chéim amháin trí phróisis adamhúcháin, triomúcháin agus pirealaithe leachta rialaithe réamhtheachtaithe.
Comparáid idir na príomhtheicneolaíochtaí ullmhúcháin d'ábhair phúdair atá bunaithe ar shiorcóiniam
Talamh neamhchoitianta a thabhairt isteach chun sraitheanna nua ceirmeacha bacainn teirmeacha bunaithe ar shiorcóiniam a fhorbairt.
Ar thaobh amháin, d’fhéadfadh éifeachtaí go hiomlán difriúil a bheith mar thoradh ar fheabhas a chur ar ábhair bhrataithe bhacainn theirmeacha atá ann faoi láthair agus ag an am céanna dópáil le hiliomad ocsaídí tearc-chré -ytterbium ocsaíd, ocsaíd scandium, ocsaíd gadolinium, ocsaíd cheiriam-.
Ar an láimh eile, tá forbairt púdair ilchodacha nua bunaithe ar shiorcóiniam (cosúil le córais ilchodacha ocsaíd siorcóiniam agus salainn tearc-chré) ina threo taighde tábhachtach freisin.
I gcomparáid le YSZ, taispeánann ábhair siorcónáit cré-annamh (RE2Zr2O7) seoltacht teirmeach níos ísle, cobhsaíocht chéim níos airde, agus friotaíocht shintéirithe níos fearr, rud a fhágann gur iarrthóirí lárnacha iad don chéad ghlúin eile d'ábhair ceirmeacha TBC. Léiríonn staidéir gur féidir le hairíonna den scoth siorcónáit tearc-chré feabhas suntasach a dhéanamh ar fheidhmíocht turraing teirmeach agus saol rothaíochta teirmeach na bratuithe. Mar shampla, i struchtúr brataithe ciseal dúbailte La2Zr2O7 agus 8YSZ, is féidir leis an ábhar seachtrach La2Zr2O7 seoltacht teirmeach a laghdú go suntasach agus líon na turraingí teirmeacha agus an saol ocsaídiúcháin theirmeach a mhéadú, rud a léiríonn an buntáiste sineirgiste a bhaineann le "seoltacht íseal teirmeach -cobhsaíocht ard."
Ina theannta sin, le blianta beaga anuas, tá tantalates tearc-chré (RE2Ta2O7) agus niobáití tearc-chré (RE2Nb2O7), mar ábhair a bhfuil seoltacht teirmeach ultra-íseal agus cobhsaíocht theirmeach den scoth acu, ina láithreacha nua taighde. Mar gheall ar a ndroch-dhianacht, tá a n-iarratas mar ábhair bhrataithe teoranta. Díríonn an taighde reatha go príomha ar chomhlántacht fheidhmiúil ábhar a bhaint amach trí struchtúir chomhchodacha ilchiseal nó struchtúir grádáin.