航空发动机涡轮叶片超温服役损伤的研究进展EI北大核心CSCD

涡轮叶片是航空发动机的核心热端部件之一,其安全服役对航空发动机的正常运行至关重要。当发动机遭遇非正常工况时,涡轮叶片的服役温度可能急剧上升并超过正常工作允许温度,即发生超温服役。超温可使叶片遭受严重的组织退化,导致叶片提前失效。本文介绍了航空发动机涡轮叶片过热检查和失效分析的方法,详细阐述了超温服役对显微组织与力学性能影响的研究进展。此外,本文还对高温合金超温服役损伤评价、寿命预测和组织修复提出了展望,为叶片服役评价与失效分析及新型高温合金的研制提供了参考借鉴和理论依据。     

铝化物涂层的高温氧化和腐蚀机理研究进展

铝化物涂层被广泛应用于发动机热端部件(如涡轮叶片)的防护,然而在服役过程中,铝化物涂层极易发生高温氧化与热腐蚀,导致失效。针对铝化物涂层在高温环境中服役失效的问题,重点介绍了铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀机理、影响铝化物涂层的高温氧化与热腐蚀的因素,以及包括添加Cr、Si、Pt、活性元素等改性元素和进行预氧化处理在内的提升铝化物涂层的抗氧化性与耐腐蚀性能的方法。最后,展望了铝化物涂层高温氧化与热腐蚀研究的未来。     

燃气冲刷下的低循环疲劳

在航空发动机结构中,一些部件在高温状态下工作,如涡轮盘、叶片、燃烧室等,除承受一般机械应力外,还同时受到环境的侵袭。研究和使用的共同经验也表明:高温部件的失效很少单纯由于疲劳或蠕变断裂所造成,常常起因于疲劳—蠕变—环境三方面的交互作用。其中环境腐蚀又易于成为疲劳起始源。目前对热端部件的设计和选材还只限于考虑疲劳—蠕变交互作用的性能。六十年代初诞生的描述低     

GH4033涡轮叶片服役1600h后的显微组织及力学性能评价

航空发动机涡轮叶片服役过程中将产生组织退化和性能降低,从而威胁其服役安全。已有研究中,对长时服役后的叶片组织退化和性能损伤的评价研究较少。本研究对服役1600h后的GH4033合金二级涡轮叶片进行金相解剖分析和物理化学相分析;同时观察并量化表征该二级涡轮叶片各部位晶粒组织,γ+γ′基体组织和晶界碳化物,测量不同部位的维氏硬度和持久性能,分析其组织退化与性能损伤规律。结果表明:服役后叶片各部位组织退化及性能损伤程度不明显,根据γ′相的量化表征结果推断该叶片最高服役温度应不高于700℃。叶身各部位持久性能及维氏硬度与榫头部位相当,均符合航空工业标准HB/Z 91—1985要求,因而判断该叶片仍可以继续使用。研究结果对低γ′相体积分数的变形高温合金航空发动机涡轮叶片的服役安全评价具有指导意义。     

工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金研究及应用进展

工业燃气轮机具有热效率高、污染低等突出优点,成为未来发电机组与大型水面舰船动力的首选设备。铸造高温合金是工业燃气轮机涡轮叶片等热端部件的关键材料,其性能和制备水平在一定程度上决定了先进燃气轮机的功率、效率、寿命等性能。本文重点综述了工业燃气轮机及其涡轮叶片用铸造高温合金材料的研究及应用现状,并对工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金及涡轮叶片制造技术的发展趋势进行了展望。未来,先进定向凝固,“材料基因工程”等技术将逐渐应用到工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金的研制中;此外,先进工业燃气轮机上定向/单晶高温合金的应用将越来越广泛。     

重型燃气轮机定向结晶叶片的材料与制造工艺

重型燃气轮机是我国能源发展战略中的关键装备. 在高温和热腐蚀环境下工作的透平叶片,是重型燃机的核心热端部件.与航空发动机叶片比较,先进重型燃气轮机透平叶片,在高温热腐蚀环境下长期工作,而且叶片的尺寸较大,因此,对叶片使用的高温合金材料及其制造工艺均提出了特殊的要求.用于燃气轮机叶片的抗热腐蚀高温合金材料,经历了从多晶到定向和单晶的发展历程,其合金在设计中具有高Cr,高Ti,Al比等几个显著区别于航空发动机叶片材料的特征.兼顾高强度、优异抗热腐蚀性能及长期组织和性能稳定性的燃气轮机用铸造高温合金的研发,因此更具挑战.定向凝固是重型燃气轮机用大型定向结晶叶片制造工艺中最为关键的技术之一.介绍了先进定向凝固技术——高温度梯度液态金属冷却定向凝固技术的发展,对比了不同定向凝固工艺对高温合金典型组织及力学性能的影响,并简单介绍了我国近期在大型定向结晶叶片研制方面的进展.     

Ru对镍基单晶高温合金凝固特性、TCP相析出及蠕变性能影响的研究进展EI北大核心CSCD

镍基单晶高温合金因优异的高温力学性能而被广泛应用于航空发动机和地面燃气轮机的涡轮叶片等关键热端部件。Ru元素作为第四代、第五代镍基单晶高温合金的主要特征元素,其添加对合金从凝固特性到最终的服役性能都起到关键的影响。本文从镍基单晶高温合金的凝固特性、凝固组织、TCP相析出及蠕变性能等方面出发,综述了Ru元素对镍基单晶高温合金影响的研究进展,系统分析了Ru的添加对合金凝固路径、凝固特征温度、微观偏析等凝固特性及共晶、碳化物等凝固组织的影响规律,并重点探究了Ru的添加能抑制TCP相析出及提高合金蠕变性能的原因。目前由于多组元交互作用对组织与性能影响机理的复杂性,使得含Ru高温合金的成分设计与优化具有更高的挑战,建议未来含Ru高温合金的相关研究从富Ru新相的析出原因及抑制、Ru添加对凝固缺陷的影响及Ru与其他元素交互作用对“逆分配”效应及TCP相析出的影响机制等方面做进一步探究,为发展新型高性能含Ru高温合金的设计提供思路。     

长期使用过的涡轮叶片的恢复处理

航空发动机的涡轮叶片在高温和应力长期作用下,组织发生变化,导致性能下降乃至失效,因此,许多人致力于研究能否让这些叶片在工作一段时间后进行某种处理使之“恢复青春”重新上机服役的问题。这里介绍加拿大宇航研究院T.M.Maccagno等人对Inco713C合金制的某发动机一级涡轮叶片进行研究的结果。 试验选用在发动机工作过约8000h的涡轮叶片,叶身     

镍基高温合金焊接修复技术的研究进展

镍基高温合金具有良好的高温抗氧化和抗腐蚀能力,较高的高温强度、蠕变强度和持久强度,以及良好的抗疲劳性能,广泛地用于制造航空发动机和各种工业燃气轮机的热端部件。热端部件在服役过程中由于受磨损、冲击、高温燃气和冷热疲劳等综合作用,易产生热裂纹,致使零件报废。因此,镍基高温合金部件的先进修复技术有着非常广阔的应用前景。文章针对高温合金修复问题进行论述,着重阐述焊接方法在修复技术中的研究进展,主要涉及激光焊、钎焊、摩擦焊和瞬时液相扩散焊等方法。     

热等静压及恢复热处理工艺对DZ125蠕变损伤的影响

选用4种不同参数的热等静压及恢复热处理工艺对DZ125蠕变损伤试样进行显微组织演化的研究,并进行力学性能评价。结果表明:DZ125合金经预持久损伤实验后,显微组织出现了γ′相退化、蠕变孔洞形成等,但是碳化物没有出现由MC型向M_(23)C_6及M6C型分解。此外,热等静压的温度在孔洞愈合过程中作用显著,1200℃及1250℃温度下分别出现了γ′同心筏排结构及合金的初熔现象。同时,通过选取合适的热等静压参数,可以避免内部再结晶的产生。合理的热等静压及恢复热处理工艺可以改善蠕变损伤的显微组织,并使其显微硬度达到原始态水平,且持久寿命得到提高。     

不同相对分子质量聚乙二醇的热氧降解行为

3种不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)在80℃经过不同的老化时间,均发生了不同程度的热氧降解。采用红外光谱法、凝胶渗透色谱法和核磁共振波谱法研究了不同相对分子质量聚乙二醇热氧降解的行为及降解产物结构,定量表征了不同相对分子质量聚乙二醇的降解程度。结果表明,老化时间越长,3种PEG降解生成的小分子酯类化合物越多。其中PEG10000最稳定,不易发生热氧降解,PEG800降解程度最大。     

聚丁二酸丁二醇酯生物降解性能研究

目的研究酶解与水解对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)生物降解性能的影响。方法将PBS薄膜分别置于酶液与磷酸缓冲液中进行酶解与水解试验,利用热失重分析(TG)、X射线衍射(X-RD)、扫描电镜(SEM)以及失重率等测试手段或指标,对材料的生物降解性能进行表征。结果 TG与X-RD的测试结果表明,酶解后材料的热稳定性下降,热分解温度由308.83℃降低到282.85℃,同时材料的结晶度呈现一定程度的下降。水解后材料的热稳定性呈现出先降低再升高的趋势,而结晶度则基本维持不变。SEM与失重率结果证实,PBS的酶解主要通过表面侵蚀的方式进行,材料的失重率呈线性增长的趋势,降解10周后失重率约为33.2%;而水解则主要以整体侵蚀的方式进行,材料的失重率变化并不明显,降解20周后失重率仅为4.7%。结论 PBS的酶解与水解是2个截然不同的过程,酶解是表面侵蚀,而水解则是整体侵蚀。     

驱油用聚丙烯酰胺降解研究进展

聚丙烯酰胺作为驱油用的聚合物得到广泛应用,但随着采出液中见到聚合物,给油井生产和污水处理带来了难题.对聚丙烯酰胺进行降解是解决这些难题的有效方法之一.本文对有关聚丙烯酰胺降解的研究成果进行了综述,从机械降解、热降解、生物降解和化学降解等方面进行阐述.     

高分子可降解生物材料的降解研究进展

高分子可降解生物材料广泛应用于生物医学领域,其降解行为对于调控材料的降解速率、分析降解产物、指导医用器件的开发与使用等具有重要意义,是当前研究的热点。综述了高分子可降解生物材料的种类、应用、降解方式及降解终点的判断方法。重点比较了各种降解方式以及降解终点判断方法的优缺点,并介绍了降解终点判断的新方法,为完善高分子可降解生物材料的降解及安全性评价标准提供参考依据。     

PET-PTT共聚酯的热及热氧降解行为

由TGA测定了通过先酯化、再缩聚方法合成的PET-PTT共聚酯(以PET,PTT作对照)在一定升温速率下氮气及空气气氛中的热失重行为。采用Friedman和Chang方法研究了样品的降解动力学。研究表明,在氮气和空气气氛中PET-PTT共聚酯的热稳定性都介于PET和PTT之间,且随着PET链段单元含量的增加,共聚酯的热稳定性提高。气氛对聚合物降解行为的影响很大,在空气中PET-PTT共聚酯的起始分解温度下降了近50℃,且在空气气氛中存在两个降解阶段,空气中的氧在降解的第一阶段起了催化剂的作用。     

聚氨酯的热分解研究进展

介绍了有关聚氨酯热性能研究的状况,着重阐述了聚氨酯在不同气氛下的热解机理及热解动力学,同时也阐述了聚氨酯今后研究的发展方向。     

Probes to monitor in-plant material degradation

Abstract

Fireside corrosion in coal fired boilers has been well-investigated. The main causes of water wall fireside corrosion are: (1) impurities in the fuel, such as sulphur alkali metals and chlorine; (2) the lack of control of the combustion process resulting in a reducing gaseous environment at the tube surface; (3) flame impingement; and (4) overtemperature of tube metal.

Co-firing secondary fuels in coal fired boilers is becoming common practice in many power stations in Europe. Secondary fuels like wood, refuse derived fuels, meat and bone meal, straw, poultry litter or mixtures of several secondary fuels are co-fired up to 20-wt%.

Most of these biomass fuels contain high concentrations of alkali chlorides. Considering the composition of these fuels, limitations on the maximum amount of secondary fuels to be co-fired in coal fired boilers are expected.

In addition to the environmental benefits from biomass fired power plants, co-firing can result in “green” power labelling and governmental subsidy. Also savings on fuel costs may be a driving force for an increase of the amount of biomass or secondary fuels to be co-fired.

However, without corrosion monitoring, short-term policies concerning co-firing secondary fuels in large volumes can lead to high costs in the medium or long term. These costs can be due to corrosion damage both in the furnace and superheater sections and penalties due to unplanned outages in a highly competitive electricity market.

This paper summarizes practical experiences from corrosion monitoring programs with KEMA corrosion probes. The first prototype was successfully tested in 1997 at the Hemweg Unit 8 coal fired power plant of Reliant Energy in Amsterdam, the Netherlands. Other corrosion monitoring programs were carried out at coal fired power plants and at a waste incineration plant.

At present a large-scale corrosion monitoring and material testing program is in progress at the Maasvlakte power station Unit 1 near Rotterdam, the Netherlands. In this 520 MWe power plant of E.on Benelux more than 10-wt% of mixtures of secondary fuels are directly co-fired.

In addition to aspects such as emissions, fuel handling and fuel cost savings, co-firing secondary fuels requires corrosion monitoring to check the tolerance to different fuel types of coal fired boilers.     

基于GaAs激光器性能退化的可靠性度量方法

针对传统可靠性度量方法对高可靠性及长寿命的激光产品进行可靠性度量存在因模型假设不准确而出现可靠性度量错误风险的问题,基于性能退化轨迹提出了利用非参数局部线性回归估计对实际的退化模型进行直接估计的方法.该方法在确定实际模型后,利用失效阈值外推获得伪失效寿命时间,进而采用完全寿命时间数据进行可靠性度量.最后通过对GaAs激光器的退化数据进行可靠性验证分析,结果表明此方法提高了可靠性的预测精度,拟合程度高,稳健性好.采用非参数局部线性回归估计方法得到的结果合理、准确.     

聚甲基丙烯酸甲酯的热降解研究进展

概述了有关PMMA热解研究的情况，着重阐述了PMMA在无氧及有氧条件下的热解权理，介绍了近年来有关PMMA热解动力学和稳定性方面的研究内容以及今后的发展方向。     

尼龙109的热降解过程与动力学的研究

利用ＴＧ－ＤＴＧ－ＤＴＡ方法研究了尼龙１０９在Ｎ２和空气气氛中以不同升温速度β时的热解过程和动力学,实验发现,尼龙１０９在空气中的热降解过程为两步反应,在Ｎ２中为一步反应;随着β的增加,其降解温度线性升高。在Ｎ２气氛中的降解率和热降解温度均比空气中高,结合反应热效率,探讨了反应机理;用Ｃｏａｔｓ－Ｒｅｄｆｅｒｎ法进行了动力学处理,确定了尼龙１０９在空气中两步反应的表观反应级数分别为０和２,反应活化