С. А. Вологжанина, А. Ф. Иголкин материалтану оқУ ҚҰралы

Сурет 7.14. Схемасы газ-турбиналық 
қозғалтқыш жəне профильдер (I) жəне 
температура (II): 
1 — ротор компрессор; 2 — каме- 
ра жану; 3 — сопло күректер- 
ки; 4 — ротор турбина 
Жаңа конструкциялардың пайда болуы 
жоғары 
ыстыққа 
төзімді 
жаңа 
қорытпалардың пайда болуын талап 
етті.
Ұзақ уақытқа бойы созылмалы 
реактивті қозғалтқыштар əскери мақсат 
үшін ғана жасалды. Кейінірек электр 
станцияларына, газ сорғыларына жəне 
басқа жетекті құрылғыларға арналған 
газ турбиналарын жасау қажеттілігі 
туындады. 
1950 жылы - 60 жылдары барлық 
елдерде ыстыққа төзімді қорытпаларды 
өндіру жұмыстары қарқынды басталды, 
кейінірек, 
қазіргі 
уақытқа 
дейін 
технологияны жетілдіру жəне олардың 
өндірісін үздіксіз кеңейту басталды. 
 
Газ турбиналарының материалдарына қойылатын талаптар. 
Булы газ турби-
наларымен салыстырғанда, кішкентай өлшемдері мен массасына ие, салыстырмалы түрде 
жоғары қуаты бар жəне тез бастауға мүмкіндік береді. Газ температурасын арттыруда
газ турбинасына кіру кезінде оның тиімділігін арттырады. 
Газ турбиналық қозғалтқыш атмосферадағы ауаны тартып, оны бірнеше рет қысады. 
Сығылған ауаға жанармайды енгізіледі жəне алынған қоспа күйіп кетеді. Жоғары қысымға ие 
жоғары температуралы ағынның бөлігі компрессорды қозғалатын турбинаны айналдыру үшін 
қолданылады. Қалған газ ағыны пайдалы жұмысты орындау үшін қолданылады: турбо 
реактивті қозғалтқыштарында ағындық немесе турб винттік қозғалтқыштарында жетек 
білігінің айналуына жұмсалады. Осы қозғалтқыштардың кез-келгенінде үш компонент бар: 
компрессор, жану камерасы жəне турбина (7.14-сурет). 
Жану камерасы
. Жану камерасына 
түсетін сығылған ауаның бір бөлігі жанармаймен араласады жəне алынған қоспасы жану 
камерасында жанады, 1,650 
o
С жоғары температурадағы газдарды құрады.
Сығылған ауа 
ағынының қалған бөлігі жану камерасы айналасынан, қабырғалардағы жарықтар арқылы өтіп, 
оны салқындатады, одан кейін турбинаға кірер алдында соңғы температура деңгейін 
төмендету үшін жану өнімдерімен араласады (кейбір қазіргі заманғы қондырғыларда 1500 °C 
дейін).
Жану камерасының жəне өтпелі газ құбырларының материалдары жұмыс 
температурасында (1100 °C жəне одан жоғары) жеткілікті беріктігі болуы керек. Негізгі талап 
- тотығуға, термиялық тозуға жəне соғыс беттеріне төзімділік болып табылады. Бұдан басқа, 
материал камералар дайындау үшін қажетті
269

Сурет 7.15. Микроқұрылымы болды 
18Cr8Ni жақын шыңдары жарықтар 
(температура 650 °С) 
Олардың жұмыс температурасы 1100 ° C-қа жетеді, өйткені турбиналық секцияға кіретін 
ыстық газдар бірінші сатыдағы шашатын пышақтарына тікелей барады.
Осы бөліктердің 
материалдарына қойылатын негізгі талаптар серпімділікке қарсылықтың өте жоғары 
температура, жылудың тозу кедергісі, газ коррозиясына жəне эрозияға төзімділікте. 
Жұмыс пышақтары, дискілерге бекітілген пышақтар, əсіресе құлыптар, 650... 980 °С 
температурада жоғары механикалық жүктемелерді сезінеді. Пышақтардың материалы оттегі 
құрамында жанармай жану өнімдерімен байланыста жұмыс істейді.
Сондықтан, материалға, 
əсіресе өнеркəсіптік турбиналарды өндіруге арналған маңызды талаптар, ыстық газдардан 
туындаған тоттануға төзімділік болып табылады. Тотығуға төзімділікті арттыру үшін көбінесе 
қорғаныш жабындары қолданылады. 
Қозғалтқышты жиі іске қосу жəне тоқтату қажеттілігі төмен циклдық тозыды тудырады. 
Авиациялық қозғалтқыштардың, əсіресе жауынгерлік ұшақтардың жедел қызуы жоғары 
температура градиенттеріне жəне жылу кернеулеріне жəне соның салдарынан термалды 
тозуларға ықпал етеді. Термомеханикалық тозу - жұмыс пышақтарының бұзылуының басты 
себебі. 
7.15. с
уретте. хром-никельдің 18Cr8Ni аустенитикалық болатының құрылымын көрсетеді, 
ол 650 °С температурасында жұмыс істейтін негізгі тозғыш сызаттардың жоғарғы жағында 
орналасқан. Шлифтың бүкіл бөлімінде жарықтар алдында жоғары температуралы тозуынан 
туындайтын ноқатаралық микр жарықтар көрінеді. 
Термомеханикалық тозумен күресудің тиімді шарасы ұшақ қозғалтқыштарының 
турбиналық пышақтарын кристаллизацияға жəне бір кристалды күйде өндіруге бағыттау 
болып табылады. Осы негізгі талаптардан басқа, жұмыс пышақтарының материалдары 
тұтқырлығы мен икемділігіне, сондай-ақ жақсы құю қасиеттеріне ие болуы керек 
270
жақсы дəнекерленуге жəне деформациялылығына 
ие болуы керек. Материалдың термиялық кеңеюдің 
төмен коэффициенті жəне жеткілікті тозуға 
төзімділігі бар болуы қажет. 
Турбина
. Ыстық газдар турбиналы пышақтарға 
бекітілген 
бағыттағыш 
саңылаулар 
арқылы 
жіберіледі, бұл ротордың айналуына əкеледі.
Саңырауқұлақ пышақтар стационарлы бөлшектер 
болып табылады жəне жоғары механикалық 
кернеулерге ұшырамайды
. 

Турбиналық дискілердің жұмыс температурасы пышақ температурасынан төмен жəне 
шамамен 700 °C құрайды. Дегенмен, жұмыс пышағы қосылатын дискке, жоғары қысымды 
орталықтандырылған созылғыш кернеулер əсер етеді. сондықтан, дискілердің материалы 
жоғары сыну төзімділігі мен тозу кедергісіне жоғары беріктігі болуы керек. 
Никель және кобальтты супер қорытпалар
. Ресейде өндірілген кейбір никель-негізді 
супер қорытпалардың химиялық құрамы мен негізгі қасиеттері 7.9 кестеде келтірілген. 
Қорытпалар вакуумдық-доғалы қайта қалпына келтіруді қолдану арқылы ерітіледі. 
950°С температурасында, XN55BMYU қорытпасы 100 м O
900
> 140 МПа негізінде жəне 
1000 м O
9000
> 65 МПа негізіндегі ұзақ уақыттық беріктігі о
в
= 550 МПа, s
0t2
= 400 МПа күшін 
сақтайды. Бұл қорытпаны газ турбиналық пышақтар мен 950 °C дейінгі температурада ұзақ 
уақытқа созылатын басқа бөліктерді дайындау үшін пайдаланылады. 
Ең ыстыққа төзімді материал ретінде никель негізіндегі супер қорытпалар ең кең 
таралған. 
Деформацияланатын қорытпаларды ыстық жəне суық қысыммен өңдеуге болады; 
керісінше, дəл құюға арналған қорытпалар, əдетте, деформацияланбайды. 
Никель қорытпаларының жұмыс температурасы басқа легирленген жүйелерге қарағанда 
жоғары, жəне жоғары техникалық сипаттамалары бар қозғалтқыштарда олардың үлесі 50%-
дан асады. Супер қорытпалар 10 -12 компонентке дейінгі күрделі химиялық құрамға ие
.
Әдетте темірдегі қорытпалар қоспалар түрінде кездеседі, дегенмен 30% немесе одан да 
көп темірі бар маркілерге ие. (15-20%) хроммен легирленуі жоғары температуралы тоттануға 
төзімділікті қамтамасыз етеді. Молибден жəне вольфрамның қатты ерітінділерде немесе 
карбидтерде болуы қорытпаның ыстыққа төзімділігін арттырады. Алюминий жəне титан 
никельмен негізгі беріктендіргіш болып табылатын Ni
3
(Al, Ti) y'-фазасын құрайды. Кобальт 
қаптама ақауларының энергиясын төмендету үшін никель қорытпаларына енгізіледі жəне y 
'фазасының бөлінуінен туындаған дисперсиялық қатаюды күшейтеді. 
КШО торларының құрылымын тұрақтандыру үшін кобальт қорытпаларына никель 
енгізіледі. Кобальт қорытпалары көміртектің жоғары концентрациясына ие, өйткені олардың 
алғашқы қатаюы карбидтердің пайда болуына байланысты.
Кобальтталған құйылмалы 
ерітінділерінде, негізгі карбидтер 
Ме
23
С
6
жəне MeC формасын шығарады. Диффузияның 
шамамен 1200°С температурасында жуудан кейін жəне кейіннен 750.800°С температура 
кезінде əсер етуінен кейін, ұсақ дисперстік қайталама карбидтері бар құрылым пайда болады. 
Никель қорытпаларында сөндіру немесе диффузиядан кейінгі тозудан кейін, 
дисперсиялық беріктендіру интерметаллы y'-фазаны қалыптастырады. 
271

2
7
2
7.9. Кесте.

жүктеу/скачать 8,95 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: