Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modern materials used for environmental barrier coatings – a review

Mokrzycka Magdalena, Jopek Jakub, Słyś Anita, Góral Marek, Ochał Kamil

Ochrona przed Korozją

|

2023

|

nr 4

104--112

EN

In this article, the materials used for EBC coatings, representing next stage in the development of heat-resistant layers, and thermal barrier coatings are reviewed. In the introduction, the design of gas turbine is characterized, as well as the materials used for the hot part components and the requirements for protective coatings. Ceramic materials that can be an alternative to currently used nickel superalloys for turbine blades are also described. The requirements for EBC coatings were analyzed and then the various types of EBC coatings were characterized, as well as their degradation mechanisms.

PL

W artykule dokonano krótkiego przeglądu materiałów stosowanych na powłoki EBC (environmental barrier coatings) reprezentujących kolejny etap zaawansowania warstw żaroodpornych i powłokowych barier cieplnych (TBC – thermal barrier coatings). Opisano konstrukcję turbiny gazowej i materiały stosowane do produkcji elementów części gorącej oraz wymagania w zakresie powłok ochronnych. Opisane zostały również materiały ceramiczne, które mogą być alternatywą dla obecnie stosowanych nadstopów niklu używanych do wytwarzania łopatek turbin. Przeprowadzono analizę wymagań dotyczących powłok EBC, a następnie scharakteryzowano poszczególne rodzaje tych powłok, a także mechanizmy ich degradacji.

2

Regeneracja warstw aluminidkowych na podłożu nadstopów niklu stosowanych na łopatki silników lotniczych

Kwolek Przemysław, Góral Marek, Poznańska Anna, Wierzbińska Małgorzata, Ochał Kamil

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2019

|

z. 91 [299], nr 1-2

53--65

PL

W artykule przedstawiono wybrane metody usuwania dyfuzyjnych warstw aluminidkowych stosowanych do ochrony powierzchni łopatek turbin silników lotniczych przed oddziaływaniem korozji wysokotemperaturowej. Scharakteryzowano opracowane dotychczas chemiczne i elektrochemiczne metody rozpuszczania warstw aluminidkowych. Na podstawie analizy danych literaturowych wytypowano 3 roztwory: kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 25% mas., mieszaninę stężonego kwasu solnego (40% obj.) i etanolu (60% obj.) oraz mieszaninę stężonych kwasów ortofosforowego (50% obj.), octowego (25% obj.), azotowego (25% obj.). Przeprowadzono badania kinetyki rozpuszczania modelowej warstwy aluminidkowej modyfikowanej cyrkonem na podłożu stopu Inconel 100. Wykazano, że niezależnie od zastosowanych roztworów, rozpuszczanie następuje równomiernie na powierzchni warstwy. Stwierdzono, że największą skutecznością w usuwaniu warstw cechowała się mieszanina kwasów: ortofosforowego, octowego i azotowego, w której rozpuszczenie warstwy aluminidkowej następowało po ok. 80 min.

EN

Selected methods of removing diffusion alluminide coating used for protection of turbine blades were presented in the article. The chemical and electrochemical methods of coatings dissolution used in aerospace industry were described. Three selected removing agents were selected for experimental tests: hydrochloric acid in ethanol solution, sulphuric acid in water as well as mixture of orthophosphoric, acetic and nitride acids. The aluminide coating obtained on IN-100 nickel superalloy was used for tests. The conducted research showed that the mixture of orthophosphoric, acetic and nitride acids can dissolve outer-zone of aluminidce coating during 80 min dissolution process. The removing process takes place evenly on the whole surface of sample.

3

The quality assurance of cast and wrought aero jet engine components made from Ni-base superalloys with using of quantitative metallography methods and alloys lifetime prediction

Belan Juraj, Kuchariková Lenka, Mazur Magdalena, Tillová Eva, Hanusová Patrícia

Quality Production Improvement - QPI

|

2019

|

Vol. 1, Iss. 1

222--229

EN

The Ni-base superalloys are used in the aircraft industry for the production of aero engine most stressed parts, turbine blades or turbine discs. Quality of aero jet engine components has a significant influence on the overall lifetime of a jet engine as itself as well as the whole airplane. From this reason a dendrite arm spacing, grain size, morphology, number and value of γ' - phase are very important structural characteristics for blade or discs lifetime prediction. The methods of quantitative metallography are very often used for evaluation of structural characteristics mentioned above. The high-temperature effect on structural characteristics and application of quantitative methods evaluation are presented in this paper. The two different groups of Ni-base alloys have been used as experimental material: cast alloys ZhS6K and IN713LC, which are used for small turbine blades production and wrought alloys EI 698VD and EI 929, which are used for turbine disc production. Selected alloys have been evaluated in the starting stage and after applied heattreatment at 850°C for 24 hrs. This applied heat-treatment causes structural changes in all alloys groups. In cast alloy dendritic structure is degraded and gamma prime average size has grown what has a negative influence on turbine blade creep rupture life. Wrought alloys show partially grain boundary melting and grain size changed due to recrystallization what causes mechanical properties decreasing - ultimate tensile strength mainly.

4

Zapewnienie jakości w produkcji łopatek turbin. Optyczna metrologia 3D w przemyśle lotniczym

Grossmann D., Hofer A., Brzozowski D., Wieczorowski M., Ziętkiewicz P.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 12CD2

80--83

PL

Łopatki turbin są bardzo wyspecjalizowanymi przedmiotami. Wydajny film chłodzący zależy zarówno od wierconych mikro otworów, jak i przygotowania krawędzi łopatek oraz pokryć determinujących żywotność. W artykule przedstawiono rozwiązanie metrologiczne wpisujące się w koncepcję all-in-one, oferowane przez Aliconę i zapewniające producentom łopatek turbin oczekiwaną przez nich weryfikację spełnienia kryteriów jakościowych.

EN

Turbine blades are highly specialized components. Efficient film cooling depends on micro drill holes, theblades' edge preparation influences their efficiency, and their coating determines service life. Alicona provides manufacturers of turbine blades with an all-in-one metrology solution for quality assurance.

5

Application of Non-Destructive Methods to Quality Assessment of Pattern Assembly and Ceramic Mould in the Investment Casting Elements of Aircraft Engines

Żaba K., Nowak S., Kwiatkowski M., Nowosielski M., Kita P., Sioma A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1517--1525

EN

The aim of this paper is manufacturing of turbocharger engine jet blades made of nickel superalloys. Processes for producing molds and casting realized in a production line are special processes. It means that the results are known only after inspection of the finished product. There is lack of the methods and techniques of effective and efficient quality control of the work in stock, above all molds. Therefore, the unknown is the state ceramic mold for the precision casting, which resulting in risk of referral to a defective mold of the casting process and thus give the product does not comply, is eliminated in the final inspection. One method of reducing this risk is particularly thorough monitoring of all parameters of each process and keeping them in the desired operating point. Operating point is a set of parameters of processes. Such monitoring is possible with the commitment to the methods and techniques to automatically, without human intervention, data collection and processing methods appropriate for use in operational control. The paper presents results of research on the attitude to the problem of a special process. This change is the introduction to the process efficient and effective form of quality control tools in the course of its preparation. In this case, the method of photogrammetry, thermal imaging and computed tomography were used. With the infrared camera will be possible to determine the temperature field, the disorder in relation to the pattern indicates the type of defect. Computed tomography and will be used to develop patterns of correlated defects associated with thermal imagers. Photogrammetry is the use of a model set of quality control (comparison of the actual state of the model *.CAD). It also allows the designation of a wall thickness of the mold.

PL

Referat dotyczy procesu wytwarzania łopatek turbosprężarek silników odrzutowych wykonanych z nadstopów niklu. Procesy wytwarzania form i odlewania, realizowane w linii technologicznej są procesami specjalnymi. Oznacza to, że ich wyniki są znane dopiero po kontroli wyrobu gotowego. Brak jest, bowiem metod i technik efektywnej i skutecznej kontroli jakości półproduktu, przede wszystkim formy. Tym samym nieznany jest stan formy przeznaczanej do odlewania, co skutkuje ryzykiem skierowania do procesu odlewania wadliwej formy i tym samym wytworzeniem wyrobu niezgodnego, eliminowanego dopiero podczas końcowej kontroli odbiorczej. Jedną z metod zmniejszania tego typu ryzyka jest szczególnie gruntowne nadzorowanie wszystkich parametrów poszczególnych procesów i utrzymanie ich w wybranym punkcie pracy. Punkt pracy jest zbiorem parametrów realizacji procesów. Takie nadzorowanie jest możliwe w przypadku zaangażowania do tego celu metod i technik automatycznego, bez udziału człowieka, zbierania danych oraz metod właściwego ich przetwarzania na użytek operacyjnego sterowania. W artykule przedstawiono wyniki badań nad zmianą podejścia do problemu procesu specjalnego. Zmiana ta polega na wprowadzeniu do procesu efektywnych i skutecznych narzędzi kontroli jakosci formy w trakcie jej wytwarzania. W tym celu wykorzystano metody fotogrametrii, termowizji oraz tomografii komputerowej. Dzięki zastosowaniu kamery termowizyjnej możliwe będzie określenie pola temperatury, którego zaburzenie w stosunku do wzorca wskaże na rodzaj wady. Tomografia komputerowa natomiast będzie służyła do opracowania wzorców wad skorelowanych z obrazami termowizyjnymi. Fotogrametria znajduje natomiast zastosowanie w kontroli jakości zestawu modelowego (porównanie rzeczywistego stanu z modelem *.CAD). Umożliwia także wyznaczenie grubości ścianki formy.

6

Structure of single-crystalline turbine blades grown from CMSX-4 superalloy

Lelątko J., Bogdanowicz W., Dercz G., Albrecht R., Rak J., Sieniawski J., Stróż D.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

317--319

EN

Nickel-based single-crystal superalloys are widely used for production of high pressure turbine blades. The studied blades were obtained in an ALD Vacuum Technologies fumace by the Bridgman technique. Crystallization process was carried out with withdraw rates of 1 mm/min, 3 mm/min and 5 mm/min. High withdraw rate of crystallization can lead to formation many different type of defects such as freckles or high and low angle boundaries, presence of other phases which may be inﬂuenced by subsequent thennal treatment. The dendrite microstructure based on the y/y' phases and they defects was characterized using X-ray topography, Laue diffraction, optical microscopy and scanning electron microscopy. The phase and microstructure were analyzed using X-ray diffraction and transmission electron microscopy. It was found that crystal orientation, lattice parameter of y' phase, concentration of defects and the quantity of y + y' eutectic structure are correlated with withdraw rate of single crystal of the superalloy. The defect concentration increase in some areas which was the result of deviation of primary dendrite arm from crystallization direction. Increase of the crystallization rate from 3 to 5 mm/min results in increase of the direction deviation of the blade axis from <001> direction from 7 to 18 angular degrees. Also, the change of the phase composition was observed. Apart from y and y' the Ni6AlTa phase was identiﬁed. The quantity of this phase increases with increasing withdraw rates of blades. The changes in defect structure, deviation direction and phase composition with the withdraw rates of single-crystal CMSX-4 will inﬂuence the turbine blades quality.

PL

Monokrystaliczne nadstopy niklu są używane do wytwarzania wysokociśnieniowych łopatek turbin. Badane w prezentowanej pracy łopatki wytworzono metodą Bridgemana. Proces krystalizacji prowadzono przy szybkości wyciągania 1 mm/min, 3 mm/min i 5 mm/min. Szybkość krystalizacji bezpośrednio wpływa na liczbę tworzących się dyslokacji, na granice nisko- i szerokokątowe oraz obecność innych faz. Struktura dendrytyczna złożona z faz y i y' i struktura defektowa były charakteryzowane za pomocą topograﬁi rentgenowskiej, dyfrakcji Lauego, mikroskopu świetlnego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego. Skład fazowy i mikrostrukturę nadstopu niklu badano, używając rentgenowskiej analizy fazowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Stwierdzono, że orientacja monokryształu, parametr sieci krystalicznej fazy y', koncentracja defektów i ilość eutektyki y + y' silnie zależą od szybkości wyciągania łopatek z nadstopu niklu. Koncentracja defektów, W niektórych obszarach zwiększa się jako wynik odchylenia kierunku wzrostu pierwotnych dendrytów od kierunku krystalizacji. Zwiększenie szybkości krystalizacji z 3 mm/min do 5 mm/min powoduje zwiększenie kąta odchylenia osi łopatki od kierunku krystalizacji <001> z 7 do 18 stopni kątowych. Równocześnie obserwowano zmiany składu fazowego nadstopu. Oprócz faz y i y' identyﬁkowano fazę Ni6AlTa. Ilość tej fazy zwiększa się wraz ze wzrostem szybkości wyciągania łopatek. Zmiany w strukturze defektów, wielkości kąta odchylenia kierunku krystalizacji oraz składu fazowego uwarunkowane szybkością wyciągania monokrystalicznych nadstopów CMSX-4 będą wpływać na parametry późniejszej obróbki cieplnej, a w konsekwencji na jakość wytwarzanych łopatek do turbin.

7

Application of EBSD technique to investigation of modern materials for aero engines turbine blades

Chmiela B., Sozańska M., Cwajna J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 3

140--144

EN

Aero engine turbine blades are ﬁight safety critical components and are ﬁrst and foremost characterized by superior mechanical properties. The mechanical properties can be improved by replacing equiaxed (EQ) polycrystalline blades by directionalÍy solidiﬁed (DS) and single crystal blades (SX). During directional solidiﬁcation, many defects may form, e.g. freckles and stray grains. By comoining the techniques of scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive x-ray microanalysis (EDS), and electron backscatter diffraction (EBSD), these defects can be comprehensively evaluated. Freckles are casting defects appearing on the surface of DS and SX castings and take the form of long chains of equiaxed grains aligned parallel to gravity. Freckles form mainly because of thermosolutal convection and buoyancy forces in the mushy zone, which in turn are caused by density inversion in the interdendritic liquid. Other casting defects are stray grains as a result of poor efﬁciency of the helical grain selector. Obtained results reveal some new details about freckle formation and stray grains formation mechanisms.

PL

Łopatki turbin silników lotniczych są elementami krytycznymi o bezpośrednim wpływie na bezpieczeństwo lotu, dlatego muszą charakteryzować się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi. Właściwości mechaniczne mogą zostać ulepszone dzięki zastępowaniu łopatek polikrystalicznych o ziarnach równoosiowych (EQ) łopatkami kierunkowo krystalizowanymi (DS) i monokrystalicznymi (SX). Podczas kierunkowej krystalizacji mogą pojawić się wady odlewów, takie jak frekle (freckles) czy obce ziarna (stray grains). Połączenie technik elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM), mikroanalizy rentgenowskiej z dyspersją energii (EDS) oraz dyfrakcji elektronów wstecznie rozproszonych (EBSD) umożliwia kompleksowy opis tych wad. Frekle to powierzchniowe wady odlewów DS i SX mające postać łańcuchów równoosiowych ziaren ułożonych równolegle do kierunku działania grawitacji. Frekle są skutkiem działania sił wyporu hydrostatycznego i konwekcji w streﬁe ciekło-stałej, które wynikają z inwersji gęstości ciekłego stopu w obszarach międzydendrytycznych. Innym przykładem wad są obce ziarna, będące skutkiem małej sprawności śrubowego selektora ziarna. Otrzymane wyniki ujawniają pewne nowe szczegóły dotyczące powstawania frekli i obcych ziaren.

8

Kształtowanie fragmentów łopatek turbin parowych za pomocą wycinania elektroerozyjnego

Poroś D., Zaborski S.

Inżynieria Maszyn

|

2007

|

R. 12, z. 1

103-112

PL

W przedstawionym artykule badania realizowano na nowoczesnej, obrabiarce wyposażonej w napędy liniowe tj. wycinarce elektroerozyjnej firmy Sodick model AQ 327L. Opisany proces odnosi się do obróbki zamków łopatek turbin parowych, służących do mocowania łopatek do wirnika. Problemem przy zastosowaniu WEDM (Wire electrical discharge machining) do obróbki łopatek turbin parowych jest ograniczenie głębokości warstwy zmienionej termicznie (HAZ Heat affected zone). Ograniczenie takie ma na celu wyeliminowanie mikropęknięć powierzchni mających inicjujący wpływ na powstawanie uszkodzeń zamków łopatek podczas eksploatacji turbiny. Praca stanowi propozycję zastąpienia tradycyjnych metod obróbki zamków łopatek przez WEDM, a przez to eliminację problemów takich jak np. konieczność nadzorowania zużycia narzędzia.

EN

This paper presents method for the unconventional machining of the blades of steam turbines. Blade material as steel X12Cr13 was chosen into the investigation, which provides an enhanced understanding on the effect of material machining to reduce the corrosion fatigue damage of blades. Blade failures in gas turbine engines often lead to loss of all downstream stages and can have a dramatic effect on the availability of the turbine engines. Conventional machining of the locks of steam turbine blades causes high temperature and rapid wear of tool which makes machining expensive. The presented experimental study was carried out on a modern wire EDM Sodick AQ327L. Brass CuZn37 type of the wire was used. Investigated were: the effects of WEDM of steel X12Cr13 as the Heat Affected Zone, the micro-fractures and surface roughness parameters

9

Problemy ochrony przed korozją wybranych elementów silników lotniczych

Swadźba L., Hetmańczyk M., Mendala J., Nawrat G.

Ochrona przed Korozją

|

2006

|

nr 4

148-152

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu niszczenia (degradacji) łopatek turbiny silnika lotniczego, poddanych podczas eksploatacji silnym obciążeniom cieplnym. Łopatki były pokryte warstwami dyfuzyjnymi aluminidkowymi niskoaktywnymi (HTLA) oraz wysokoaktywnymi (LTHA), otrzymanymi metodą kontaktowo-gazową. Warstwa LTHA w stanie wyjściowym przed eksploatacją miała grubość 45 žm i zawierała fazę NiAl o zawartości poniżej 50%at. Al. Warstwa aluminidkowa HTLA zawierała powyżej 50% Al. Powłoki wytworzono na łopatkach turbiny silnika lotniczego wykonanych ze stopu na bazie niklu. Po kompleksowych badaniach naziemnych łopatki przekazano do eksploatacji i po testach silnikowych łopatki zdemontowano i przeprowadzono badania mechanizmów degradacji warstw. Wykazano, że ich niszczenie zachodzi w wyniku korozji na granicach ziarn fazy NiAl. Po osiągnięciu strefy przejściowej następuje odwarstwienie zgorzeliny. W warstwach aluminidkowych wysokoaktywnych atak korozji następuje poprzez wydzielenia bogate w pierwiastki trudnotopliwe oraz poprzez pęknięcia powstające w wyniku zmęczenia cieplnego. Przedstawiono przykłady struktur nowych typów powłok na stopach odlewniczych oraz na monokrystalicznym stopie CMSX-4. Przedstawiono również strukturę powłok aluminidkowych modyfikowanych platyną.

EN

The investigation results of the degradation process of aircraft engine turbine blades during operation which were subjected to strong cyclic thermal load have been presented in the paper. The blades were covered with chromoaluminised diffusion coatings (HTLA) and aluminium coatings (LTHA) using the gas-contact method. The coating in the initial state before operation had a thickness of 45 žm and contained the NiAl phase with a content below 50% at. Al. The aluminium coating above contained 50% at. Al. The coating was formed on the aircraft engine turbine blades made of the Ni base alloy and then after comprehensive laboratory tests they were sent for use. After operation tests the blades were dismounted and subjected to a test of the degradation mechanisms of the chromoaluminised (HTLA) and aluminium (LTHA) coatings. It was shown that the degradation process takes place as a result of corrosion on the grain boundaries of the NiAl phase until the transient zone is achieved and then there is delamination between the scale and transient zone. In the aluminium coatings the corrosion attack took place by precipitates which are rich in high-melting elements and by cracks formed as result of thermal fatigue. The structures of new types of coatings on casting alloys and on a CMSX-4 monocristalline alloy have been presented. Additionally, the structure of platinum modified aluminide coatings has been shown.

10

Badania dynamiczne łopatek turbin

Błaszczyk J., Lubieniecka J., Łukasiewicz J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2002

|

R. 48, nr 4

21-22