برای ساخت مقاطع داغ موتورهای جت از چه موادی استفاده می شود؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

برای ساخت مقاطع داغ موتورهای جت از چه موادی استفاده می شود؟

پست توسط rohamavation »

برای بخش داغ موتور جت از چه آلیاژ فلزی استفاده می شود؟ مخصوصاً نازل اگزوز؟ من اشاره ای به آلیاژ تیتانیوم و آلیاژ نیکل پیدا کرده ام اما هیچ چیز با آن جزئیات زیاد. برای ایجاد چیزی که بتواند دمای 650 درجه سانتیگراد را تحمل کند، باید از چه نوع فلزی استفاده کرد؟ با تشکر
جواب کوتاه
فن: آلومینیوم، تیتانیوم یا فولاد ضد زنگ
کمرسور: آلیاژهای نیکل، کبالت یا آهن. مواد افزودنی آلومینیوم و/یا تیتانیوم، کروم و همچنین عناصر خاکی کمیاب مانند ایتریم هستند.
محفظه احتراق: سوپرآلیاژهایی با فلزات نسوز مانند تنگستن، مولیبدن، نیوبیم، تانتالم. سرامیک و مخلوط سرامیک و فلز.
توربین: سوپرآلیاژ مبتنی بر نیکل، هوای بیرون از طریق کانال های داخل پره های توربین به گردش در می آید. برای پره های توربین با فشار پایین سوپرآلیاژی مبتنی بر آهن یا حتی فولاد ضد زنگ. فلزات مورد استفاده برای پره های توربین اغلب به صورت تک کریستال رشد می کنند.
نازل اگزوز: نیکل اینکونل و آلیاژهای فولاد ضد زنگ.
پوشش: مواد ماتریس آلومینیوم یا پلیمری.
توربین فشار بالا با محفظه احتراق بسیار داغ است (بیشتر از نازل اگزوز).
فن در توربوفن های پرقدرت در هر ثانیه حدود یک تن هوای سرد را به موتور فشار می دهد. به همین دلیل است که دما و فشار می تواند پس از فشرده سازی و پس از احتراق بسیار زیاد باشد.
این معمولاً خیلی گرم نمی شود (کمتر از 150 درجه سانتیگراد) بنابراین آلومینیوم، تیتانیوم یا فولاد ضد زنگ همگی برای پره های فن مناسب هستند. اکثر موتورها از تیتانیوم استفاده می کنند زیرا نسبت استحکام به وزن بالایی دارد، در برابر خوردگی و خستگی مقاوم است و می تواند در برابر ضربه پرنده مقاومت کند.
مثال فن (با یک پره فن پس از جدا شدن موتور از بین رفته است).
بخش کمپرسور
فشار هوا را می توان تا 30 برابر افزایش داد و دما بسته به تعداد مراحل در کمپرسور تا 1000 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. در اینجا مواد باید استحکام بالایی در دماهای بالا داشته باشند. باید در برابر خستگی، ترک خوردن و اکسیداسیون مقاومت کند. و همچنین باید در برابر "خزش" مقاومت کرد. خزش تمایل یک ماده به تغییر شکل آهسته در هنگام تنش در دمای بالا است. از آنجایی که هیچ فلزی تمام خواص مطلوب را ندارد، از آلیاژ (مخلوطی از فلزات) استفاده می شود. آلیاژهای با دمای بسیار بالا، سوپرآلیاژ نامیده می شوند و عموماً آلیاژهای مبتنی بر نیکل، کبالت یا آهن هستند. آلومینیوم و/یا تیتانیوم برای استحکام، و کروم و همچنین عناصر خاکی کمیاب مانند ایتریم برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی اضافه می‌شوند.
محفظه احتراق
دما می تواند از 1800 درجه سانتیگراد تجاوز کند و مجدداً از سوپرآلیاژها استفاده می شود، اما بدون تیتانیوم یا آلومینیوم برای استحکام زیرا هیچ قطعه متحرکی وجود ندارد. در عوض، فلزات نسوز اغلب به سوپرآلیاژ اضافه می شوند. این فلزات دارای مقاومت غیرمعمول بالا در برابر گرما، خوردگی و سایش هستند مانند تنگستن، مولیبدن، نیوبیم، تانتالیم و رنیم. آنها در آلیاژها و نه به عنوان فلزات خالص استفاده می شوند، زیرا آنها در بین همه عناصر متراکم هستند، یک ویژگی منفی در مورد هواپیماهایی که باید وزن خود را به حداقل برسانند. سرامیک و مخلوط سرامیک و فلز نیز در اینجا به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت استفاده می شود. ما با سفال، کاشی، بوته و آجر نسوز به عنوان انواع سرامیک آشنا هستیم. آنها نقطه ذوب بسیار بالایی دارند و به سیستم های خنک کننده مانند سیستم های مورد نیاز برای جلوگیری از ذوب شدن فلزات نیاز ندارند، بنابراین قطعات موتور سبک تر و کمتر پیچیده تر می شوند. جنبه منفی این است که آنها در اثر استرس تمایل به شکستگی دارند، بنابراین مهندسان به دنبال ایجاد کامپوزیت های سرامیکی جدید هستند که مواد دیگری را برای بهبود خواص ترکیب می کنند.
اولین مجموعه پره های توربین در بالاترین فشار، داغ ترین قسمت جریان گاز قرار دارند و هستند
ابه طور کلی از سوپر آلیاژ نیکل یا تیغه های سرامیکی ساخته شده است. هوای گرم نشده بیرون از طریق کانال های داخل پره های توربین به گردش در می آید تا از ذوب شدن آنها در این محیط شدید جلوگیری کند. پایین تر از موتور، پره های توربین فشار پایین تر اغلب می نشینند. از آنجایی که گازها در این نقطه تا حدودی خنک شده اند، تیغه ها را می توان از سوپرآلیاژ پایه آهن یا حتی فولاد ضد زنگ ساخته شود. جالب است بدانید که برای استحکام، فلزات مورد استفاده برای پره های توربین اغلب به صورت تک کریستال رشد می کنند. نگاهی دقیق به بیشتر فلزات و آلیاژها نشان می‌دهد که آنها از کریستال‌ها (که "دانه" نیز نامیده می‌شوند) تشکیل شده‌اند، و مکان‌هایی که کریستال‌ها به هم می‌رسند مرز دانه نامیده می‌شوند. یک ماده در مرزهای دانه‌ها ضعیف‌تر از درون دانه‌ها است - به‌ویژه در دماهای بالا - بنابراین پره‌های توربین که از فلز ساخته شده‌اند به صورت یک دانه (بدون مرز) قوی‌تر هستند.
مواد تک کریستالی
اگزوزآلیاژهای اینکونل و فولاد ضد زنگ. آلیاژهای اینکونل [نیکل، کروم، آهن] به دلیل توانایی آنها در حفظ استحکام و مقاومت در برابر خوردگی در شرایط دمایی بسیار بالا، اغلب در موتورهای توربین استفاده می شوند.
پوشش
اگرچه نیازی به مقاومت در برابر دماهای بالا مانند هسته توربین نیست، اما مواد در اینجا باید به اندازه کافی قوی باشند که اگر تیغه ای شکسته شود در داخل بدنه قرار گیرد و وارد بال یا کابین هواپیما نشود و باعث ایجاد بیشتر شود. خسارت. آلومینیوم یا برخی مواد ماتریس پلیمری به عنوان پوشش موتور استفاده می شود.
استحکام ویژه به عنوان تابعی از دما، بدون واحد. آلیاژ نیکل تنها در دماهای بالا قوی ترین است.
فن: آلیاژ تیتانیوم
کمپرسور کم فشار: آلیاژ تیتانیوم
کمپرسور فشار متوسط: آلیاژ تیتانیوم
کمپرسور فشار بالا: آلیاژ نیکل
محفظه احتراق: زیرکونیای تثبیت شده با ایتریا با دمای ذوب بین 2700 تا 2850 درجه سانتی گراد
توربین HP: آلیاژ نیکل تک کریستال، پوشش داده شده در سرامیک
توربین LP: آلیاژ نیکل تک کریستال
اگزوز: آلیاژ نیکل تک کریستال.
پره های توربین به صورت تک کریستال رشد می کنند و در محیطی نصب می شوند که 400 درجه گرمتر از نقطه ذوب تیغه است. با هوای کمپرسور خنک می شود.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
smile260 smile016 :?:
تصویر

ارسال پست