فهرست مطالب
ترتیب. نمای کلی موتورهای هواپیما و فناوری پوشش حرارتی سد
3. نقش اصلی پلی وینیل پیرولیدون (PVP) در تهیه پوشش های سد حرارتی
4. چشم انداز برنامه PVP در تهیه پوشش سد حرارتی
در دوره امروز توسعه سریع فناوری هوافضا ، بهبود عملکرد موتورهای هواپیما بسیار مهم است. به عنوان یکی از فن آوری های اصلی در زمینه تولید موتور هواپیما ، پوشش های سد حرارتی (TBC) وظیفه محافظت از اجزای درجه حرارت بالا ، بهبود راندمان موتور و گسترش عمر خدمات را بر عهده دارند. در میان بسیاری از فن آوری های آماده سازی پوشش سد حرارتی ، رسوب بخار فیزیکی پلاسما (PS-PVD) با مزایای منحصر به فرد خود متناسب است و به کانون توجه صنعت شده است. با این حال ، فناوری PS-PVD نیازهای بسیار سختی بر خواص مواد پودر دارد. در برابر این پیش زمینه ،پلی وینیل پیرولیدون (PVP)، یک چسب غیر یونی ، به عنوان یک عنصر اصلی در تهیه پودر نانو آگلومر 8ysz برای PS-PVD ظاهر شده و انگیزه قوی را در توسعه موتورهای پیشرفته هواپیماهای تزریق تزریق می کند.
ترتیب. نمای کلی موتورهای هواپیما و فناوری پوشش حرارتی سد
1. الزامات مربوط به موتورهای هواپیما
از آنجا که الزامات صنعت حمل و نقل هوایی برای بهره وری پرواز ، ایمنی و حفاظت از محیط زیست همچنان در حال افزایش است ، موتورهای هواپیما باید در درجه حرارت و فشارهای بالاتر فعالیت کنند. به عنوان مثال ، دمای ورودی توربین موتورهای با کارایی بالا مدرن از 1700 درجه فراتر رفته است. در چنین محیطی شدید درجه حرارت بالا ، اجزای موتور با آزمایش های شدید روبرو هستند. درجه حرارت بالا نه تنها باعث بدتر شدن خواص مکانیکی مواد می شود ، بلکه ممکن است باعث ایجاد مشکلاتی مانند اکسیداسیون و خوردگی حرارتی شود و به طور جدی بر قابلیت اطمینان و عمر موتور تأثیر می گذارد. بنابراین ، توسعه فن آوری کارآمد پوشش سد حرارتی به کلید درآوردن نیازهای بهبود عملکرد موتورهای هواپیما تبدیل شده است.
2. اهمیت فناوری پوشش سد حرارتی
به عنوان یک ماده عایق حرارتی ، پوشش سد حرارتی می تواند یک لایه مقاومت حرارتی را بر روی سطح اجزای موتور با درجه حرارت بالا تشکیل دهد ، به طور موثری دمای بستر مؤلفه را کاهش می دهد و از این طریق اجزای را از فرسایش درجه حرارت بالا محافظت می کند. مطالعات نشان داده است که پس از استفاده از روکش های سد حرارتی بر روی سطح اجزای موتور ، دمای بستر را می توان با درجه {2}} کاهش داد ، که نه تنها باعث بهبود راندمان حرارتی موتور می شود ، بلکه عمر خدمات اجزای را نیز به طور قابل توجهی گسترش می دهد. با استفاده از نوع خاصی از موتور هواپیما به عنوان نمونه ، پس از اتخاذ فناوری پوشش سد حرارتی ، فاصله تعمیرات اساسی آن از 3 ساعت اصلی ، {4}} ساعت به 5 ، {6} ساعت گسترش یافت ، که هزینه های نگهداری را به شدت کاهش داده و مزایای اقتصادی عملیات حمل و نقل هوایی را بهبود می بخشد.
3. مزایا و چالش های فناوری PS-PVD
به عنوان یک روش آماده سازی روکش سد حرارتی پیشرفته ، فناوری PS-PVD نسبت به فناوری پوشش سنتی مزایای بسیاری دارد. این می تواند پوشش های سد حرارتی کریستالی با کیفیت بالا را بر روی سطح اجزای پیچیده شکل تهیه کند. این ساختار پوشش دارای عایق حرارتی خوب و مقاومت در برابر شوک حرارتی است. با این حال ، فناوری PS-PVD برای مواد پودر نیازهای بسیار بالایی دارد و نیاز به پودر دارد که از اندازه ذرات ، مورفولوژی و سیالیت مناسب برخوردار باشد تا از گازسنجی پایدار و رسوب یکنواخت در طی فرآیند رسوب اطمینان حاصل شود. نحوه تهیه مواد پودری که نیازهای فناوری PS-PVD را برآورده می کند ، به یکی از چالش های مهم برای کاربرد گسترده این فناوری تبدیل شده است.
3. نقش اصلی پلی وینیل پیرولیدون (PVP) در تهیه پوشش های سد حرارتی
● PVP تجمع نانوذرات را ترویج می کند
در فرآیند تهیه پودر نانواگلومر 8ysz برای PS-PVD ، PVP نقش ضروری را ایفا می کند. از طریق روش خشک کردن اسپری ، PVP می تواند به طور موثری تجمع نانوذرات را ترویج کند. هنگامی که PVP به سیستم تعلیق حاوی نانوذرات 8YSZ اضافه می شود ، زنجیره مولکولی آن روی سطح نانوذرات جذب می شود و نانوذرات از طریق نیروهای بین مولکولی به هم وصل می شوند تا پودر آگلومره شده با اندازه ذرات مناسب و مورفولوژی ایجاد شوند. مطالعات نشان داده اند که تحت عمل PVP ، نانوذرات می توانند آگلومره هایی را با اندازه ذرات متوسط بین {3}} μm تشکیل دهند ، که این یک محدوده اندازه ذرات است که فقط نیازهای فناوری PS-PVD را برای پودر مطابقت می دهد.
● تأثیر PVP بر خصوصیات رئولوژیکی تعلیق
افزودن PVP به طور قابل توجهی خصوصیات رئولوژیکی سیستم تعلیق را تغییر می دهد و آن را برای فرآیند خشک کردن اسپری مناسب تر می کند. با افزایش محتوای PVP ، ویسکوزیته تعلیق به تدریج کاهش می یابد و سیالیت به طور قابل توجهی بهبود می یابد. داده های تجربی نشان می دهد که وقتی محتوای PVP از 5 {0}} 5 ٪ به 2 ٪ افزایش می یابد ، ویسکوزیته تعلیق از 50MPa ・ S به 20MPa ・ S کاهش می یابد. این بهینه سازی خصوصیات رئولوژیکی باعث می شود که تعلیق در طی فرآیند خشک کردن اسپری به طور مساوی در قطرات ریز پراکنده شود ، در نتیجه پودرهای آگلومره شده با کروی بالاتر و توزیع اندازه ذرات باریک تر تشکیل می شود.
| محتوای PVP (٪) | ویسکوزیته تعلیق (MPA) | کروی پودر آگلومره (٪) | اندازه ذرات متوسط پودر جمع شده (μm) |
| 0.5 | 50 | 70 | 80 |
| 1 | 35 | 80 | 100 |
| 1.5 | 25 | 85 | 120 |
| 2 | 20 | 90 | 140 |
● PVP عملکرد رسوب پودر را بهبود می بخشد
پودر آگلومره تهیه شده توسط PVP دارای راندمان گازسنجی عالی و عملکرد رسوب در فرآیند PS-PVD است. از آنجا که پودر آگلومر دارای اندازه ذرات مناسب و سیالیت مناسب است ، می توان به سرعت تبخیر و به طور یکنواخت روی سطح مؤلفه تحت عمل جت پلاسما قرار گرفت و این به تشکیل یک پوشش سد حرارتی ستونی با کیفیت بالا کمک می کند. در تولید واقعی ، میزان رسوب پوشش PS-PVD در مقایسه با PVP 30 ٪ افزایش می یابد و چگالی و یکنواختی پوشش به طور قابل توجهی بهبود می یابد.
● PVP عملکرد پوشش را بهبود می بخشد
در تهیه پوشش های سد حرارتی ، PVP نه تنها تأثیر مثبتی بر خواص پودر دارد ، بلکه عملکرد پوشش را نیز به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد. از یک طرف ، PVP به بهبود چگالی و یکنواختی پوشش ، کاهش منافذ و نقص در پوشش کمک می کند و در نتیجه عملکرد عایق حرارتی پوشش را بهبود می بخشد. مطالعات نشان داده اند که پوشش به دست آمده با استفاده از پودرهای تهیه شده توسط PVP دارای تخلخل است که 15 ٪ پایین تر و هدایت حرارتی است که 20 ٪ پایین تر از پوشش تهیه شده توسط روش سنتی است. از طرف دیگر ، PVP می تواند مقاومت در برابر شوک حرارتی و پایداری دمای بالای پوشش را بهبود بخشد. در تست چرخه دمای بالا ، پوشش تهیه شده با PVP هنوز هم یکپارچگی خوبی را پس از 1 چرخه حرارتی {3}} حفظ کرد ، در حالی که پوشش تهیه شده بدون PVP لایه برداری آشکار را نشان می داد.
4. چشم انداز برنامه PVP در تهیه پوشش سد حرارتی
با توسعه مداوم فن آوری موتور هوایی ، الزامات مربوط به عملکرد پوشش سد حرارتی بیشتر و بیشتر می شود.پلی وینیل پیرولیدونچشم انداز کاربرد گسترده ای در زمینه تهیه پوشش سد حرارتی به دلیل مزایای منحصر به فرد در بهبود خصوصیات پودر و عملکرد پوشش دارد. در آینده ، با بهینه سازی بیشتر مقدار اضافی و فرآیند استفاده از PVP ، انتظار می رود عملکرد پوشش بهینه تر را بدست آورد و نیازهای خواستار موتورهای هوایی را در محیط های شدیدتر و با استرس بالا برآورده کند. در همین زمان ، استفاده از PVP همچنین کاربرد گسترده ای از فناوری PS-PVD را ترویج می کند و باعث ارتقاء تکنولوژیکی در صنعت تولید موتور هوایی می شود.
به طور خلاصه ،اتصال متقابل پلی وینیل پیررولیدوننقش غیر قابل تعویض در تهیه پوشش سد حرارتی PS-PVD دارد. این پشتیبانی قوی برای تهیه پوشش های سد حرارتی برای موتورهای پیشرفته هواپیما با ترویج تجمع نانوذرات ، بهینه سازی خصوصیات رئولوژیکی تعلیق ، بهبود عملکرد رسوب پودر و بهبود عملکرد پوشش فراهم می کند. انتخاب PVP با کیفیت بالا به معنای انتخاب یک فرآیند آماده سازی پوشش کارآمدتر و عملکرد پوشش قابل اطمینان تر است. در سفر به دنبال تعالی در فناوری هوافضا ، PVP همچنان نقش اساسی را ایفا می کند و به صنعت تولید موتور هواپیما کمک می کند تا به ارتفاعات جدید برسد.