بخشی از مقاله
چکیده
توربین های گازی کلاسF یکی از توربین های گازی کلاس سنگین محسوب می شودکه در نیروگاه های حرارتی بسیار مورد توجه کاربران نیروگاهی قرار گرفته است. پوشش درونی محفظه احتراق از دیرگداز می باشد که به راحتی قابل تعویض است. در این تحقیق مولایت با آلومینای تبولار با نسبت و دانه بندی معینی همراه با محلول نانو سیلیکا و افزودنی های لازم مخلوط شده و پس از شکل دهی به تونل انجماد در دمای منفی 75 درجه سانتی گراد منتقل شده و در نهایت به مدت 2 ساعت در دمای 1550 درجه سانتی گراد مرحله انجام واکنش های شیمیایی و اتصال بین ذرات را طی می کند.
خواص فیزیکی، مکانیکی و ترمومکانیکی نمونه ها نظیر دانسیته، درصد تخلخل باز، استحکام خمشی دمای اتاق و دماهای بالا و همچنین ضریب انبساط حرارتی نمونه های تولیدی به روش ریخته گری انجمادی2 و روش پرسی اندازه گیری شد. کلیه آزمایشات در دانشگاه ووهان چین که عضو ILAC بوده و با نظارت شرکت توانیر صورت گرفته است. با استفاده از نتایج حاصله دیرگدازهای صنایع فولاد نظیر دریچه کشویی با روش ریخته گری انجمادی تولید شده است.
مقدمه
امروزه از تکنولوژی سل -ژل برای ساخت قطعات و یا مواد کامپوزیتی با اشکال دقیق و کیفیت سطحی بالا استفاده می شود. با این حال یک عیب عمده این روش انقباض بسیار بالای ژل تشکیل شده در حین فرایند خشک کردن است. استفاده از روش ریخته گری انجمادی راهی است تا بر این عیب روش سل- ژل غلبه کرده و بتوان قطعاتی بدون ترک و با انقباض نزدیک به صفر تهیه کرد.[1] بررسی ها نشان می دهد که در حال حاضر برخی از شرکت های معتبر تولیدی قطعات مهندسی پیچیده نظیر شرکت زیمنس برای تولید سرامیک های محفظه احتراق توربین های گازی - شکل - 1 از این روش برای تولید محصولات خود استفاده می کند2]و3و. [4 تولید به روش پرسی بدین صورت است که مواد اولیه با دانه بندی و نسبت های معین پس از توزین همراه با چسب، مخلوط شده و پس از عملیات فرم دهی توسط پرس، به خشک کن منتقل شده و در نهایت برای رسیدن به استحکام لازم پخت می گردد.
روش تحقیق
مولایت با دانه بندی های مختلف و آلومینای تبولار به عنوان منبع AL203مورد استفاده قرار گرفت. در جدول1 آنالیز شیمیایی مواد اولیه مصرفی آورده شده است. در روش ریختهگری انجمادی مواد اولیه با نسبت و دانه بندی مختلف پس از توزین همراه با سیلیکاسل و افزودنی های مختلف در میکسر مخلوط شده و درون قالب ریخته می شود. پس از عملیات فرم دهی توسط میز ویبره و پرس به سمت تونل انجماد در دمای-75 œC رفته و طی مدت زمان توقف معینی دمونتاژ قالب صورت می گیرد.
قطعه درآورده شده از قالب خشک شده برای ایجاد واکنش های لازم در دمای حدود 1550°Cبه مدت 2 ساعت در کوره شاتل فرآیند های شیمیایی را طی می کند. خواص مختلفی نظیر استحکام خمشی سرد و گرم - MOR&HMOR - ، دانسیته , - BD - مدول یانگ، انبساط حرارتی، هدایت حرارتی، آنالیز شیمیایی و فازی به طور همزمان توسط یک دستگاه - XRF+XRD - و مقاومت به شوک حرارتی در دانشگاه ووهان چین از نمونه های تولیدی به روش ریخته گری انجمادی و روش پرسی اندازه گیری شد.
نتایج و بحث
نتایج پراش اشعه X نمونه های پس از پخت در دمای 1550°Cنشان داده که در هر دو نمونه مولایت استوکیومتری با نسبت 3:2 و فاز کوراندوم موجود بود. میزان فاز آمورف یا شیشه ای در نمونه A و B به ترتیب 3 /93و 4/97 درصد بوده است. خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه ها در جدول2 آورده شده است. دانسیته بالک نمونه ها به پارامترهایی نظیر نوع و مقدار فازها و میزان تخلخل کل نمونه ها بستگی دارد. دانسیته بالک نمونه A و Bدر قسمت وسط آجر به ترتیب 2/93 و2/90 گرم بر سانتیمتر مکعب است و اختلاف قابل ملاحظه ای ندارند ولی با اندازه گیری دانسیته و درصد تخلخلباز در قسمت های مختلف آجر مشاهده شد در لبه های بالایی، پایینی و همچنین در وسط آجرهای تولیدی در روش پرسی درصد تخلخل بازتا حدود 4 درصد اختلاف وجود دارد و بین 16 الی 20 درصد متغییر است درحالی که اختلاف درصد تخلخل در قسمت های مختلف نمونه های تولیدی با روش ریخته گری انجمادیحداکثر 0/5 درصد ودر محدوده 15-15/5درصد می باشد.
استحکام خمشی دو نمونه در دمای اتاق و دمای بالا 1200 - و 1400 درجه سانتی گراد - نشان می دهد هر دو نمونه مقاومت خوبی در مقابل نیروهای اعمالی دارد. با این حال مشاهده می شود استحکام نمونه های A در دماهای 1200 C و 1400 C به ترتیب 10/9 و 6/8 مگاپاسکال و برای نمونه 8/7 B و5/6 مگاپاسکال می باشد. این موضوع بیانگر اینست که نمونه A در برابر تنش های اعمالی در دماهای بالا مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد.
مقاومت به شوک حرارتی نمونه ها از 1020 C به داخل آب سرد روان اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که پس از 30 سیکل نمونه A دچار هیچگونه شکستی نشد و میانگین طول ترک ها کمتر از 15 mm بود، در حالیکه نمونه B دارای میانگین طول ترک کمتر از 50mm بود. دلیل این امر اختلاف در روش تولید است. در روش ریخته گری انجمادی از ذرات نانو سیلیکا استفاده می شود و این ذرات فیلم نازکی حول ذرات تشکیل دهنده قطعه ایجاد می کند و پس از حرارت دهی به فاز مولایت تبدیل می شود5]و.[6 فاز مولایت حاصله به عنوان فاز اتصال دهنده بین ذرات، به دلیل خواصی همچون دیرگدازی بالا، مقاومت به خزش خوب و مقاومت در برابر شوک حرارتی بالا 7]و8و[9 باعث افزایش مقاومت به شوک حرارتی قطعه می گردد. همچنین اختلاف دانسیته و تخلخل در قسمت های مختلف آجر باعث افزایش ایجاد رشد ترک در حین گرمایش و سرمایش و در نتیجه کاهش شوک پذیری می گردد.
نتیجهگیری
-1 نمونه تولیدی به روش ریخته گری انجمادی دارای خواص فیزیکی نظیر دانسیته، درصد تخلخل باز، استحکام خمشی دمای اتاق و دماهای بالا، ضریب انبساط حرارتی و ضریب هدایت حرارتی مطلوبی بوده و مشابه نمونه های به روش پرسی می باشد ولیکن دارای مقاومت به شوک حرارتی بالاتری نسبت به روش پرسی است.
-2 برای تولید قطعات با شکل های ویژه روش ریخته گری انجمادی مناسب تر از روش پرسی میباشد.
