La beauté de l'univers réside dans son mystère et sa profondeur. La voie lactée contient à elle seule d'innombrables galaxies, étoiles et poussières, bien au-delà de la gamme d'observation humaine. Saviez-vous que les lames de turbine des moteurs d'avion contiennent également un "univers" de matériaux. Dans cet "univers", les atomes et les molécules sont intelligemment combinés pour aider le moteur à répondre à diverses exigences de performance.
Lames de turbine
Les lames de turbine sont l'une des pièces les plus critiques d'un moteur d'avion. Ils sont situés dans la partie du moteur avec la température la plus élevée, le stress le plus complexe et l'environnement le plus dur. Ils sont nombreux, de forme complexe, ont des exigences de grande dimension et sont difficiles à traiter, ce qui affecte directement les performances du moteur d'avion.
Les moteurs avancés avancés peuvent fonctionner à des températures supérieures à 1700 degrés
Après la pressurisation, la pression est aussi élevée que plus de 50 atmosphères
Afin de répondre aux exigences des performances du moteur, de la fiabilité et de la vie, les matériaux de la lame de turbine doivent avoir une excellente résistance à haute température, une bonne résistance à l'oxydation, une résistance à la corrosion thermique, ainsi qu'une bonne fatigue et une ténacité de fracture et d'autres propriétés complètes.
Recherche et développement matériel
Processus de développement des matériaux de lame
Dans les années 1930, les chercheurs ont développé des alliages à haute température avec d'excellentes performances à haute température pour remplacer l'acier inoxydable, permettant à la lame d'être utilisée à des températures jusqu'à 800 degrés. Peu de temps après, l'émergence de la technologie de fusion sous vide a favorisé le développement d'alliages à haute température coulés, et les alliages polycristallins ont progressivement commencé à devenir le principal matériau des lames de turbine.
Dans les années 1980, les chercheurs ont découvert la technologie de solidification directionnelle, ce qui peut améliorer la résistance et la plasticité des alliages et améliorer les performances de la fatigue thermique des alliages en contrôlant le taux de croissance des cristaux et en faisant croître les grains de préférence. Sur cette base, les alliages à température à haute température monocristalliste ont commencé à se développer et sont devenus le matériau dominant des pales de turbine de moteur à haute performance.
Processus de fabrication
Avoir des matériaux avec d'excellentes performances ne suffit pas. Les lames de turbine en moteur d'avion nécessitent également une technologie de fabrication précise - processus de coulée d'investissement.
Préparation du cœur, de la cire et de la coquille
Dans la coulée d'investissement des lames creuses, les noyaux en céramique sont souvent utilisés pour fabriquer des voies respiratoires: le noyau en céramique est placé dans une lame de cire d'abeille, enveloppé d'argile en porcelaine et chauffé, et la cire à l'intérieur est déchargée après le tir pour former une cavité coulée; Le moule à cire est enduit d'un revêtement réfractaire et fritté à haute température, et une coque de moisissure dure est formée après la fusion du moule de cire. Le métal fondu est versé dans la cavité intérieure de la coquille de moule pour obtenir une coulée.
Solidification directionnelle
Sous un contrôle strict de la température, plusieurs grains sont en concurrence pour se développer, permettant au grain dominant d'entrer dans la cavité. À mesure que l'interface solide-liquide avance, le grain continue de croître, obtenant ainsi une lame monocristallière.
THNE
Une fois les lames de turbine réalisées, un processus chimique spécial est utilisé pour dissoudre le noyau en céramique, puis les trous de refroidissement sont perforés et un revêtement de barrière thermique est appliqué pour fournir une isolation et un refroidissement. Après l'inspection des rayons X, les lames sont terminées.
Structure de refroidissement
Pour les moteurs, l'augmentation de la température du gaz à l'entrée de la turbine peut augmenter la poussée, améliorant ainsi l'efficacité du moteur et le rapport poussée / poids. Dans les moteurs actuels des avions, la température du gaz à l'entrée de la turbine dépasse la température limite que le matériau de lame résistant à haute température peut résister, de sorte qu'une méthode de refroidissement efficace doit être utilisée pour réduire la température de la paroi de la lame de turbine.
Les technologies de refroidissement utilisées dans les lames de turbine incluent principalement le refroidissement par convection, le refroidissement par impact, le refroidissement du film et le refroidissement du stratifié.
Future
Avec le développement de la science et de la technologie, la technologie de fabrication additive, la formation au laser et d'autres technologies seront utilisées dans la fabrication de lames de turbine. Les lames de turbine du futur auront de meilleures performances et offriront mieux la puissance des avions à monter dans le ciel.
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