پژوهشگران موسسه فناوری کالسروهه در آلمان، آلیاژ فلز پایه دیرگدازی را توسعه دادهاند که قابلیت استفاده برای ساخت قطعات بخش داغ توربین گاز را دارد. ترکیب نوآورانه کروم، مولیبدینوم و سیلیکون در دمای محیط شکلپذیر است.
دمای ذوب این آلیاژ نزدیک به دو هزار درجه سانتیگراد است و در محیط عملیاتی بسیار داغ پایداری خود را حفظ میکند. در عین حال، در برابر اکسیداسیون نیز مقاوم است. نتایج این پژوهش در نشریه معتبر Nature منتشر شدهاست.
مواد فلزی مقاوم در برابر دمای بالا برای ساخت قطعات موتورهای هوایی,توربین گاز صنعتی زمینی و تجهیزات اشعه اکس بهکارگرفته میشوند. فلزات دیرگداز مانند تنگستن، مولیبدینوم و کروم با دمای ذوب بالاتر از دو هزار درجه سانتیگراد بهعنوان پایه در آلیاژهای فلزی برای کاربردهای مذکور قابلاستفاده هستند.
در عین قابلیت مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، این فلزات محدودیتهای خود را نیز دارند. از آن جمله میتوان به شکنندگی در دمای محیط و همچنین در مجاورت با اکسیژن اشاره کرد. در صورت اکسیداسیون در زمانی کوتاه در دمای بین 600 تا 700 درجه سانتیگراد آسیب جدی میبینند.
این اشکالات موجب شده در چند دهه اخیر از آلیاژهای نیکلپایه برای ساخت قطعات بخش داغ توربینهای گاز استفاده شود. بر این اساس ایده اصلی برای معرفی یک آلیاژ فلزی جدید با قابلیت مقاومت در برابر دماهای بالاتر برای جایگزینی آلیاژهای متداول مورداستفاده در ساخت بخش قطعات داغ توربینهای گاز زمینی توسط پژوهشگران موسسه فناوری Karlsruhe مدنظر قرارگرفتهاست.
تأثیر افزایش دمای عملیاتی بر بازده توربین گاز
از نتایج یک پژوهش انجامشده در دانشگاه بوخوم در زمینه آلیاژهای فلزپایه دیرگداز بهعنوان مبنای اصلی برای پروژه اخیر موسسه Karlsruhe یاد میشود. با افزایش دمای محیط عملیاتی بهمیزان صد درجه در بخش توربین، امکان کاهش مصرف سوخت بهمیزان پنج درصد برای توربین گاز هوایی یا صنعتی میسر است.
این روند بهویژه در موتورهای هوایی مبتنی بر توربین گاز حائز اهمیت است. علاوه بر این در مورد توربینهای گاز صنعتی زمینی بهویژه با مصرف نیروگاهی کاهش مصرف سوخت به مثابه کاهش آلایندگی دیاکسیدکربن است که عاملی تعیینکننده در روند توسعه این ماشینهای دوار بشمار میرود.
انتظار میرود با تکمیل پروژه اخیر موسسه فناوری Karlsruhe و آغاز روند تجاریسازی این آلیاژ، زمینه برای تحولی شگرف در صنعت توربین گاز فراهم شود.
منبع:
