国内外地面燃气轮机涡轮叶片材料及涂层技术
燃机电厂燃气轮机叶片修复技术研究与实践
燃机电厂燃气轮机叶片修复技术研究与实践燃机电厂燃气轮机叶片修复技术研究与实践随着能源需求的不断增长，燃机电厂在电力生产中扮演着重要的角色。
而燃气轮机作为关键设备之一，其叶片的正常运行对于电厂的高效稳定运行至关重要。
然而，由于长期高温高压工作环境，叶片发生磨损、腐蚀、疲劳等问题是不可避免的。
因此，燃气轮机叶片修复技术的研究与实践具有重要的现实意义和发展前景。
一、燃气轮机叶片的磨损问题及其修复方案燃气轮机叶片由于长期高温高压工作环境的影响，容易出现磨损现象。
常见的磨损形式有表面磨损、边缘磨损和背面磨损等。
为了解决这些问题，研究人员提出了多种修复方案。
1. 表面喷涂修复技术表面喷涂修复技术是一种常见的叶片磨损修复方法，其主要通过在叶片表面喷涂陶瓷材料或高温合金材料来提高叶片的耐磨性和耐腐蚀性。
这种修复方法不仅能够修复叶片表面的磨损，还可以提高叶片的使用寿命和性能。
2. 激光熔覆修复技术激光熔覆修复技术采用激光束对叶片表面进行高温熔化，然后将金属粉末喷射到受损区域，通过熔覆和复合作用形成新的覆层。
这种修复方法不仅能够修复磨损叶片的表面，还可以提高其抗腐蚀和抗疲劳性能。
3. 离子注入修复技术离子注入修复技术是利用离子束撞击叶片表面，将离子注入叶片内部，从而改变叶片材料的化学成分和物理性能。
这种修复方法可以提高叶片的硬度、耐腐蚀性和耐磨性，有效延长叶片的使用寿命。
二、燃气轮机叶片腐蚀问题及其修复方案除了磨损问题，燃气轮机叶片还容易受到各种化学气体的腐蚀影响。
常见的腐蚀形式有氧化腐蚀、硫化腐蚀和氯化腐蚀等。
为了解决这些问题，研究人员也提出了多种腐蚀修复方案。
1. 阻隔涂层修复技术阻隔涂层修复技术是一种常见的叶片腐蚀修复方法，其主要通过在叶片表面涂覆耐腐蚀性强的涂层，阻隔进一步的腐蚀发生。
这种修复方法不仅能够修复叶片的腐蚀损伤，还可以提高叶片的腐蚀抵抗能力。
2. 化学溶液修复技术化学溶液修复技术利用特定的化学溶液对叶片表面进行腐蚀清理，去除叶片表面的腐蚀产物和氧化层，恢复叶片的原始材料表面。
航空发动机涡轮叶片热障涂层应用的关键技术和问题
为多孔或柱状晶结构，这些结构会成 能良好，它会沿陶瓷层的微裂纹、孔 渗入（在表层的粘附往往有渗透的现
为腐蚀介质的快速扩散通道，加剧高 洞等逐渐渗入涂层内部，填充陶瓷层 象，可以形成致密层，阻止 CMAS 的
温合金基体的腐蚀）。粘结层的成分 中的空隙，降低陶瓷层的断裂韧性， 渗入）；二是阻止渗入后引起的氧化
面，并在高温环境下熔融、渗入涂层 内部，成为影响先进航空发动机热障 涂层寿命的关键因素 。 [23-25]
突然下降时，热障涂层内部的 CMAS 迅速凝固，降低了热障涂层的应变容 限，从而导致涂层发生剥落。对于涡
金属粘结层作为陶瓷面层和高
CMAS 是由于大气中的灰尘、砂 轮叶片热障涂层来说，CMAS 的侵入
匹配所引起的热应力；二是提高整 机循环的峰值温度（如起飞或降落）
国内外针对 CMAS 的防护进行
个热障涂层体系的抗氧化腐蚀性能 时，这些物质形成玻璃态熔融沉积 了大量的研究 [26-29]，主要有以下几
（YSZ 陶瓷面层是氧离子导体，且多 物。CMAS 熔体与涂层材料润湿性 个方面：一是阻止 CMAS 熔化后的
程玉贤 博士，现为中国航发沈阳黎明航空
发动机有限责任公司高级工程师，研究 方向为航空发动机功能涂层的工程化 应用等，先后承担多项上级课题和公司 级课题攻关，发表论文多篇，授权专利 5 项。
28 航空制造技术·2017 年第 15 期
涡轮叶片是航空发动机核心零部 件，它一直处于高温、高压、高速的燃 气腐蚀工作环境中，承受着离心力、气 动力、温度应力等循环交变载荷与动 载荷作用，服役环境非常恶劣 [1]。为 了满足涡轮叶片长寿命和高可靠性 需求，高性能航空发动机涡轮叶片表 面无一例外地施加热障涂层 [2-5]。热 障涂层一般由抗氧化腐蚀性能良好 的金属粘结底层和导热系数较低的 陶瓷面层组成，具有降低叶片表面温 度、提高叶片抗高温氧化腐蚀能力、 延长服役寿命、降低发动机油耗等优 点，是与先进高温结构材料技术、高 效冷却技术并重的涡轮叶片 3 大关 键技术之一 。 [6-8]
航空发动机涡轮叶片修理技术
Repair Technologies for Blades of Aero-engine Turbine
积炭质地坚硬，黏附力强，因此，清除积炭是一项 较困难的工作。长期以来，各国的航空发动机维修基地 都在致力研究高效和高可靠性的清洗液和清洗工艺，目 前已取得相当的成果。西安航空发动机公司在从英国引 进技术的基础上，研制出四种不同成分配方、不同清除 功用的清洗液和分步的清洗工艺，在某型发动机上使用 表明清洗效果良好。美国则推行无毒清洗技术，如用碱 性清洗液和塑料丸取代氯氟烃溶剂；而一些航空公司已 经采用在清理表面积附时间长、易于用水清洗不留残物 的凝胶工艺(SPOPL)。SNECMA公司在20世纪80年代开发了 氟化氢(HF)离子清理技术，后来被美国FAA及诸如GE公司 等发动机制造商广泛应用，这种方法特别适用于进行叶 片表面处理(如化学气相沉积)前的预先清理，而且不污 染环境。
Hale Waihona Puke Repair Technologies for Blades of Aero-engine Turbine
CT检测仪： CT检测仪：适用于测量涡轮叶片壁厚和内部裂纹 检测仪
Repair Technologies for Blades of Aero-engine Turbine
叶型的精确检测 叶型的精确检测 的精确 目前，在坐标测量机 (CMM)的基础上，编制微 机控制自动检测所用的应 用软件，发展研制了检测 涡轮叶片的叶身几何形状 的坐标测量系统(CMMS)， 可自动检测叶身的几何形 状，并与标准叶型比较； 自动给出偏差检测结果， 来判断叶片的可用度和所 需采用的修理手段。
Repair Technologies for Blades of Aero-engine Turbine
航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状
航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状【1】航空发动机涡轮叶片热障涂层研究现状【2】概述航空发动机是现代航空运输的核心组件，而涡轮叶片则是发动机中最重要的零部件之一。
涡轮叶片承受着高温高压的工作环境，需要具备优异的耐热性和耐腐蚀性能。
为了提高涡轮叶片的寿命和性能，热障涂层技术应运而生。
本文将对航空发动机涡轮叶片热障涂层的研究现状进行探讨。
【3】热障涂层的作用热障涂层技术是通过在涡轮叶片表面涂覆一层耐高温材料，形成热障层，以减少叶片表面的工作温度，提高叶片的耐热性能和抗氧化能力。
热障涂层能够有效减少涡轮叶片的热应力和热疲劳损伤，延长叶片的使用寿命，并提高发动机的工作效率和可靠性。
【4】热障涂层研究的发展历程热障涂层技术在航空领域的发展可以追溯到上世纪50年代，最初采用的是金属涂层。
然而，金属涂层存在着氧化、粘结力差等问题，限制了其应用。
随着陶瓷涂层材料的研究和发展，陶瓷涂层逐渐取代金属涂层成为主流。
目前，热障涂层的研究重点主要集中在材料性能的优化、工艺改进以及涂层与基底材料之间的耦合问题等方面。
【5】热障涂层材料的选择航空发动机涡轮叶片的热障涂层材料需要具备优异的耐高温性能、热膨胀系数匹配性和抗氧化能力。
目前常用的涂层材料主要有氧化铝、氧化锆和复合材料等。
不同的涂层材料具有各自的特点和优势，在应用中需要根据具体的工作环境和性能要求来选择合适的材料。
【6】研究热障涂层的关键技术热障涂层的研究涉及到材料制备、涂层工艺、热处理和性能评价等多个方面。
其中，材料制备的关键技术包括热喷涂和物理气相沉积等方法，涂层工艺的关键技术包括预处理、喷涂参数控制和后处理等。
涂层与基底材料之间的耦合问题也是热障涂层研究中的一个重要方向。
【7】热障涂层的性能评价热障涂层的性能评价主要包括热稳定性、热膨胀性、抗氧化性和机械性能等指标。
常用的测试方法有热循环试验、热膨胀系数测试、高温氧化试验和机械性能测试等。
通过对涂层性能的评价，可以为进一步改进和优化涂层设计提供参考和依据。
航-空-发-动-机-叶-片-涂-层
航-空-发-动-机-叶-片-涂-层能，广泛用于制造航空发动机和各类燃气轮机的涡轮叶片（blade and vane）。
就材质来看：各国的高温合金型号虽各不相同，但就相近成分的高温合金来说，其性能相近（生产工艺方法不同有也造成性能有大的差异）。
好的高温合金的使用温度也只有1073K左右，为达到前面所说的要求温度，采用的方法有二：一是制成空心的叶片。
空心叶片自20世纪60年代中期出现以来，经历了对流冷却、冲击冷却、气膜冷却以及综合冷却的发展历程，使进气口温度高出叶片材料约300—500℃，内腔的走向复杂化和细致化。
这一步的改进仍难满足需要，且英国发展计划将取消冷却。
二是涂层，常进行多材质多层次涂层。
PVT公司研究表明：军用直升机上的发动机叶片采用涂层，在沙漠上飞行，寿命可提高3倍左右，不仅大大降低了制造发动机叶片的成本，同时也使飞机的维护时间延长了两倍。
二．涡轮叶片的涂层高温合金的生产方法或晶形结构对产品的性能是有很大影响的，如图1所示，GE公司20年前开始采用单晶高温合金制作战机用发Fig.1 Comparative preperties of polycrystal,columnar and single-crystal superallys动机叶片。
从图1看出：使用单晶后，蠕变和热疲劳提高9倍，但抗腐蚀性只提高4倍，增加涂层仍十分必要。
涡轮叶片的涂层的方法很多，常用的有热渗、磁控溅射、热喷涂三种，热渗法方法简单方便，成本低，也是最适合叶片内腔涂层的方法。
热渗法属于化学热处理，利用高温的方法将化学原子扩散注入到基体金属中，并在其表面沉积均匀的保护膜。
根据使用原料的状态的不同，又可分为固体粉末包埋法、气相法、液相法和浆料法，其中固体粉末包埋法、气相法用得最广。
热渗涂层原理简单，但工艺控制方法是关键，我国已有相关部门在进行这方面的研究，但从公布的图片看，仍有差距；国外对军工涂层技术也是封锁的。
下面谈GE和Siemens两家世界最大的燃气轮机生厂家的有关情况。
航空发动机涡轮叶片热障涂层研究进展
参考内容
热障涂层技术是近年来广泛应用于航空发动机和燃气轮机涡轮叶片的关键技 术之一。本次演示将详细探讨该技术的原理、应用场景以及发展趋势。
一、技术原理
热障涂层技术主要利用了热交换机理和温度控制原理。在航空发动机和燃气 轮机中，涡轮叶片是关键的高温部件，容易受到高温燃气流的冲刷和腐蚀。热障 涂层通过在涡轮叶片表面涂覆一层耐高温、抗腐蚀的材料，有效降低叶片表面温 度，减少高温燃气流的侵蚀，提高叶片的可靠性和使用寿命。
2、气动外形的设计
涡轮叶片作为航空发动机和燃气轮机中的关键部分，其气动外形设计对于整 个动力系统的性能有着重要影响。热障涂层技术在涡轮叶片表面涂覆一层耐高温、 抗腐蚀的材料，不仅可以提高叶片的可靠性和使用寿命，还可以通过优化气动外 形设计，减小气流在叶片表面的阻力，提高整机的性能。
三、发展趋势
二、应用场景
1、发动机高温部件的温度控制
航空发动机和燃气轮机的高温部件，如涡轮叶片、燃烧室等，是整个动力系 统的关键部分。这些部件在高温、高压、高转速的极端环境下工作，对温度控制 的要求非常高。热障涂层技术通过在高温部件表面涂覆一层隔热性能优异的材料， 有效降低部件表面温度，提高发动机和燃气轮机的可靠性和性能。
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关键技术
热障涂层的制备技术包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶 胶-凝胶法等。其中，PVD和CVD技术能够制备出致密、均匀的涂层，但工艺温度 较高，容易导致基体热损伤；溶胶-凝胶法可以在较低的温度下制备出高纯度、 高致密度的涂层，但涂层的厚度和均匀性较差。因此，研究者们需要探索新的制 备方法，以获得具有优异性能的热障涂层。
2、涂层制备工艺的优化
热障涂层的制备工艺对于其性能和使用寿命有着重要影响。随着航空发动机 和燃气轮机性能的提高，对于热障涂层制备工艺的要求也更加严格。未来，需要 进一步优化涂层层的快速制备和大面积应用。
涂层技术在航空发动机中的应用(一)
涂层技术在航空发动机中的应用(一)涂层技术在航空发动机中的应用1. 提高发动机效率•热障涂层（TBC）热障涂层是一种高温耐受能力极强的陶瓷涂层，在航空发动机中有广泛应用。
它可以有效降低高温燃烧室和涡轮内部的表面温度，减少热量传递到其他部件，提高燃烧效率和涡轮的使用寿命。
热障涂层采用涂敷的方式施加在发动机部件表面，形成一层隔热层，同时具备优异的耐热性、耐腐蚀性和耐磨性。
•摩擦涂层摩擦涂层是一种能够减少摩擦阻力、降低能耗和延长机械部件寿命的涂层技术。
在航空发动机中，喷涂摩擦涂层可以应用于涡轮叶片表面以减少摩擦热造成的能量损耗，提高发动机效率。
该涂层通常由涂料和固化剂组成，喷涂后会形成一层耐磨、耐热的涂层，提供涡轮叶片所需的低摩擦系数。
2. 保护发动机结构•防腐蚀涂层发动机作为飞机的核心部件，其表面容易受到腐蚀的影响。
防腐蚀涂层能够降低发动机金属部件受到酸性气体、高温、湿度等因素的腐蚀程度，提高其耐久性。
航空发动机中使用的防腐蚀涂层通常采用环氧树脂和特殊添加剂，能够有效隔离金属与外界环境，降低腐蚀速度，同时具备耐温性能。
•降噪涂层航空发动机产生的噪音是对航空乘客和地面居民造成的主要干扰。
降噪涂层是一种能够减少发动机噪音输出的技术。
该涂层通常由吸声材料和表面粗糙度调整剂构成，能够通过吸收噪音和改变噪音传播路径来降低发动机产生的噪音水平。
降噪涂层的应用可以有效改善乘客舒适度，减少航空噪声对环境的影响。
3. 增强结构强度•硬质涂层硬质涂层是一种附着在金属表面的高硬度涂层，可以提供结构件的抗磨损和抗腐蚀能力。
在航空发动机中，硬质涂层通常应用于涡轮轴承、气门、活塞等部件表面，能够减少零部件间的摩擦和磨损，提高结构件的使用寿命。
常见的硬质涂层材料包括碳化硅、氮化硼等。
•纳米涂层纳米涂层是一种厚度在纳米级别的超薄涂层，它能够提供出色的防腐蚀和防磨损性能。
航空发动机中的纳米涂层可应用于活塞环、气缸内壁等部件表面，能够减少部件摩擦和磨损，提高结构件的使用寿命。
重型燃气轮机热端部件材料发展现状及趋势
经过一系列并购、整合，燃 气轮机行业形成了以美国 GE、日本三菱重工、德国 西门子等少数几家公司控制的局面。 国内三大燃气轮机公司——东方电 气集团、哈尔滨电气集团和上海电 气集团分别通过与三菱重工、GE 公 司和西门子公司合作，生产成熟的 E 级、F 级及以上的重型燃气轮机。国 内企业虽然能够与国外企业合作制 造出重型燃气轮机，但尚未完全掌 握热端部件的设计、材料及制造技 术，其中热端部件的用材问题作为
技术是重型燃气轮机叶片制造技术最
表 1 典型的重型燃气轮机涡轮叶片材料
高水平的标志。 近 20 年来，为了保持世界领先
地位，西方发达国家的政府和业界 制订和实施了长期多层次的燃气轮 机技术研究计划，以推动其产品与产 业的进一步发展。例如，美国投资 4 亿美元发起先进涡轮系统（Advanced Turbine System，ATS）计划，欧洲 23 国联合实施科技合作（Cooperation in Science &Technology Program，COST） 计划等。这些计划将材料及其成形 研究置于重要地位，如 COST 计划中 的 501 项目着重对高性能材料及其涂 层技术进行开发，使燃气轮机转子 / 静子叶片等热端部件材料能够承受 更高的温度。日本近年来推出的 21 世纪高温材料计划（High-Temperature Material 21 Project）为重型燃气轮机 用镍基高温合金及其成形技术的进 一步发展提供了机会。
在 137MPa 压力下工作 1000h 可承受的温度 /℃
1100 1000
900
MC-NG
TMS-162 EPM-102
TMS-26 Rene N5 TMS-82
TMS-75
CMSX-4
NASAIR100
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高温合金发展简史及发展状况
序号 工业领域
1
化工
2
电热
3
油井
4 新能源
5
动力
6 航空航天
主要装备 反应器 发热体
油井套管 多晶硅用反应器 核电、超超临界火电 叶片、盘、燃烧室
总计
典型合金
年需求/吨 %
IN600，C-276
7,500 30
IN800，80A
5,000 20
028，G3，825
3,000
地面燃气轮机技术发展趋势
✓ 采用高循环参数(涡轮进口温度和增压比) ✓ 改善部件结构和性能 ✓ 采用先进的热力循环
关键技术
新材料：承温能力更高
提高
新工艺：定向、单晶凝固
涡轮 进口 温度
10～30℃ 涂层技术：热障涂层，
150℃～200℃
冷却技术：300℃～500℃
一般来说，涡轮进口温度提高40℃，燃机热效率 可提高1.5%，功率相应可增加10%。
地面燃气轮机叶片材料需求特点
材料特性： 良好的耐腐蚀性能 良好的组织稳定性 优异的铸造性能 足够的高温强度
航空发动机与重型地面燃机叶片差异
参数 航空发动机 重型地面燃机
重量
<0.5Kg
>3Kg
稳态下工作 <10000 时间/h
>20000
峰值温度下 工作时间/h
<500
>20000
环境
正常氧化
MM247
Base
B1900
IN100
1960
1970
1980
PWA 1426 1990
2000
高温合金发展简史及发展状况
高温合金发展简史及发展状况
高温合金发展简史及发展状况
高温合金发展简史及发展状况
高温合金发展简史及发展状况
中国主要铸造高温合金与国外合金对比
高温合金发展简史及发展状况
❖ 世界总产量约25万吨/年，中国需求2.5万吨/年，约占1/10
高温合金发展简史及发展状况
❖ 英国NIMONIC系列合金
NIMONIC alloy 80 1941 First Ti+Al Hardened Superalloy NIMONIC alloy 80A 1944 Modification of the Ti and Al for Strength NIMONIC alloy 90 1945 Addition of 16.5% Co to replace Ni NIMONIC alloy 95 1951 Further increases in Ti and Al NIMONIC alloy 100 1955 Addition of Mo + Refinement of Ti and Al NIMONIC alloy 105 1960 Enhanced Corrosion Resistant alloy 100 NIMONIC alloy 263 1971 RR-Developed Sheet Alloy NIMONIC alloy 115 1964 Highest Temperature Capability
热腐蚀
尺寸
小
大
（50-150mm）（300-700mm）
地面燃气轮机（IGT）涡轮叶片
国外地面燃气轮机叶片材料发展趋势
Aero engines
国外燃机叶片材料应用状况
制造商 燃机型号
静叶材料
动叶材料
输出功率
Alstom (ABB)
GT24 GT26
Ⅰ级：DS CM247LC
Ⅰ～Ⅲ级：DS CM247LC
高温合金发展简史及发展状况
高温合金发展简史及发展状况
Ni Superalloy Turbine Airfoils: Significant Advances in Alloys and Casting Processes…
250
Single Crystal
Alloy Temperature Capability (oF)
◆ DS GTD111合金900℃/2500h γ′尺 寸与DZ466合金900℃/8000h γ′ 尺寸相当
◆ DZ466 合 金 组 织 稳 定 性 优 于 DS
➢涡轮进口温度达到1260-1300℃，增压比10-30，简单循环效 率第3三6-、40四%代，燃联气合轮循机环技效术率55-58%。
➢第三代：使用最先进的高温合金和少量现有的超级合金、陶瓷 材料，涡轮进口温度在1400℃～1500℃，短时达到1600℃。 ➢第四代：涡轮进口温度达1600-1800℃，新材料应是密度小于
12
800H
3,000 12
690，617，740 1,500
6
镍基高温合金
5,000 20
25,000 100
❖ 民用镍基合金需求约2万吨/年，占中国总需求的4/5； ❖ 大量镍基合金靠进口(美国、欧洲和日本)，估计进口占总量1/2。
高温合金发展简史及发展状况
高温合金发展简史及发展状况
燃气轮机发展背景
Ⅱ、Ⅲ级: Mar M247LC Ⅳ、Ⅴ级: Mar M247LC
Ⅳ、Ⅴ级: IN738
GT26： 265 MW
GE 7/9FA Ⅰ级：FSX－414 （1300℃） Ⅱ、Ⅲ级:GTD222
Ⅰ级：DS GTD111 Ⅱ、Ⅲ级：GTD111
226.5MW
7H
Ⅰ级：Rene N5
（1500℃） Ⅱ级：DS GTD222
高温合金发展简史及发展状况
高温合金发展简史及发展状况
1906年，第一个镍基高温合金MONEL问世
高温合金发展简史及发展状况
1909年纽约市宾夕法尼亚火车站房顶用120T MONEL板材 至今100年延续使用
高温合金发展简史及发展状况
The U.S. Navy’s most advanced attack submarine, Virginia, launched in 2004, uses MONEL K-500 fasteners & hardware.
使用温度在900℃以下，舰船燃气轮机叶片 一代单晶，可用作F级燃气轮机高压 涡轮工作叶片
二代单晶，可用作H级燃气轮机高压涡轮工作叶片
国内燃气轮机叶片材料发展状况
DZ466合金：航材院新研制的耐腐蚀定向高温合金
DZ466
DZ466
K438
K438
DZ466合金承温能力比DS GTD111高10~15℃ DZ466合金高温拉伸性能优于DS GTD111合金，长期组织稳定性良好 可用于900-950℃使用的地面燃机、舰船及舰载机发动机涡轮工作叶片
高温合金发展简史及发展状况
高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上及一定应力 作用下长期工作的一类金属材料。在英美称之为超合金 （Superalloy），具有以下特点：
✓较高的高温强度； ✓良好的抗氧化合抗腐蚀性能； ✓良好的疲劳性能、断裂韧性、塑性等。 是航空发动机、火箭发动机、舰船动力和燃气轮机等高温热端 部件不可替代的材料。 根据合金材料成形方式的不同，可分为变形高温合金、铸造高 温合金和粉末冶金高温合金3类。 ✓变形高温合金：涡轮盘、涡轮轴、高压压气机盘、叶片、紧 固件等关键零部件。 ✓铸造高温合金：工作叶片、导向叶片、涡轮机匣等。 ✓粉末冶金高温合金：高、低压涡轮盘，封严盘，导流盘，涡
➢成卷轧制 ➢在干燥氢气当中进行光亮退火 ✓ 在1970年，哈氏合金公司被Cabot公司收购 ➢Stellite Division 成为Stellite部门 ✓ 1982年引进了4辊可逆式轧机 ➢ 6000吨分离力 ➢ 轧制板坯，厚板，连轧卷材 ✓ 1986年，哈氏合金公司从Cabot公司中分离出来 ➢成为现在的美国哈氏合金国际公司 ✓ 主厂在印第安那州的Kokomo，管材厂在路易斯安那州的Arcadia， 丝材厂在 北卡罗兰那州的Mountain Home
小
小
大
大
大
很大
小
低 （热效率高）
较高
高（大功率时回热或余热
（热效率较高） 利用与柴油机相当）
柴油
燃煤
多种燃料
快（但-16℃要预热启动 ）
很慢
快（-35℃可以启动）
惯性力矩大，振动小
类似燃机
旋转件易平稳
维护人员少，用水量少
维护人员很多，用水 维护人员少，方便，不用
量很多
或少用水
燃气轮机发展背景
——燃气轮机主要应用领域
国内外地面燃气轮机涡轮叶片 材料及涂层技术
肖程波、何利民 北京航空材料研究院
目录
➢高温合金发展简史及发展状况 ➢燃气轮机发展背景 ➢地面燃气轮机技术发展趋势 ➢地面燃气轮机叶片材料需求特点 ➢国外地面燃气轮机叶片材料发展趋势 ➢国外燃机叶片材料应用状况 ➢国内燃气轮机叶片材料发展状况 ➢燃机叶片涂层技术国内外发展状况 ➢高温合金展望
高温合金发展简史及发展状况
❖ 美国哈氏合金-HASTELLOY ALLOYS
✓ 1912年HASTELLOY 问世，发展至今哈氏A，B，C，D，E，F，G系列 ✓ 在1948年建立轧制厂之前，所有合金都是铸件。 ✓ 到20世纪60年代，氩氧脱碳技术(AOD)和电渣重熔技术(ESR)开始应用 ✓ 与此同时也开始有了现代化的冷轧技术
——燃气轮机分类
按使用对象
航空用 舰船用 工业用
涡轮喷气（涡喷）发动机 涡轮螺旋桨（涡桨）发动机 涡轮轴（涡轴）发动机 涡轮风扇（涡扇）发动机
燃 气
按循环方式
简单循环
复杂循环 联合循环
轮
机 分
按转子数目
类
单转子 双转子（分轴） 多转子（轴套、三轴）
按发展背景、结构