材料表征发电应用程序

在美国的大部分电力生成与涡轮机使用兰金循环(蒸汽由核反应堆或通过燃烧煤或生物质)或布雷顿循环(天然或合成煤气燃烧)。在这两种情况下,这些涡轮机的主要策略,提高效率是增加周期峰值温度。

洁净煤的研究的目标是提高蒸汽温度从当前美国工厂的平均~ 550°C到700°-760°C,这将提高效率和减少排放> 30%。与喷气发动机在飞机、地面燃气轮机效率最高的峰值温度为1500°-1700°C,这是比大多数传统合金的熔化温度高。在这些条件下,Ni-base高温合金叶片和涡轮叶片受复杂的膜冷却保护系统和热障涂层。

这些涂料由陶瓷层(低导热性氧化锆)上的一种抗氧化金属涂层。¹高温和腐蚀性环境(蒸汽、燃气)可以迅速降解材料。欧洲杯足球竞彩然而,商业电网发电需要高度的可靠性和长时间(年)以最少的关闭操作。

因此,一个关键材料研究主欧洲杯足球竞彩题是研究候选人的高温降解材料(包括防护涂料)和量化的速度退化使用各种表征技术。退化可能是由于机械负载或由于材料的腐蚀由于反应环境。

传统的结构合金的主要表征工具(如铁素体和奥氏体钢或Ni-base合金)大多数发电应用程序中使用金相截面。材料,安装在环氧树脂或其他媒体和抛光研究合金微观结构和深度的攻击。考试是由光学显微镜,高的放大,电子显微镜。

使用电子显微镜,化学成分可以由测量的特征x射线发射材料由于撞击电子束激发。利用能量色散x射线分析(典型的扫描电子显微镜)或波长色散x射线分析典型(电子探针),化学成分的表面反应产物和潜在的合金可以确定,尤其是深度确定的函数的变化。

示例图1和图2所示为一个商业Ni-base合金。随着更多Cr-rich氧化物表面形成较长时间和温度较高的风险敞口,Cr变得枯竭与底层合金(图2),它可以影响力学性能。最终,这样的消耗会导致加速腐蚀速率和组件失败。这种类型的特征建模至关重要的长期(50 - 250 kh)这和其他材料的性能和寿命预测和最大使用温度。欧洲杯足球竞彩

图1。二次电子扫描电镜截面图像的商业合金230 (Ni-22wt. % Cr-14W)在1000°C 5000 h后在实验室空气。标本之前Cu-plated安装保护表面氧化。从扫描行数据的概要文件如图2所示。

更复杂的表征技术用于研究退化的机制。例如,¹⁸O示踪剂可用于确定表面氧化或规模的增长机制。^2、3x射线衍射(XRD)通常用于识别相组成。原位XRD可以帮助理解阶段转换和动态现象在高温下发生在服务。^4、5

图2。电子探针Cr复合资料从230年的合金样品在实验室空气暴露在三个不同的条件。在表面附近,Cr含量较高是由于Cr-rich氧化物的形成。外部规模下,合金耗尽在Cr取决于暴露时间和温度。

分析透射电子显微镜用于研究热种植规模在更高的放大和可以识别掺杂物的位置。⁶表面分析技术(如钻或x射线光电子能谱)可以识别薄表面反应产物的组成和化学状态和接口隔离。⁷目前,正在探索新的表征技术研究提出了氢的作用降解材料暴露于蒸汽或废气(含H欧洲杯足球竞彩₂O)。³

引用

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