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燃气轮机高温叶片涂层发展趋势
随着工业技术的不断发展，燃气轮机在能源行业中扮演着越来
越重要的角色。
燃气轮机的高温叶片是其核心部件之一，而叶片的
涂层技术对于提高其耐高温、耐腐蚀和延长使用寿命起着至关重要
的作用。
因此，燃气轮机高温叶片涂层的发展趋势备受关注。
首先，随着材料科学和工艺技术的不断进步，燃气轮机高温叶
片涂层材料的研发已经取得了长足的进步。
传统的Ni基合金涂层已
经逐渐被高熵合金、陶瓷基复合涂层等新型材料所取代，这些新材
料具有更高的耐热性、耐腐蚀性和机械性能，能够更好地适应高温、高压、腐蚀等极端工况。
其次，涂层工艺技术也在不断创新。
采用了先进的热喷涂技术、物理气相沉积技术和化学气相沉积技术，使得涂层在结合强度、结
合质量和结合方式上都得到了提高，大大增强了叶片的耐高温性能。
同时，采用先进的表面处理技术，如离子注入、表面合金化等，也
能够提高涂层的结合力和抗热腐蚀性能。
此外，智能化、数字化技术的应用也为燃气轮机高温叶片涂层
的发展带来了新的机遇。
通过实时监测涂层的磨损、腐蚀情况，结
合大数据分析，可以实现对燃气轮机高温叶片涂层的预测性维护，最大限度地延长叶片的使用寿命，提高设备的可靠性和经济性。
总的来说，燃气轮机高温叶片涂层的发展趋势是多方面的，既包括材料、工艺技术的创新，也包括智能化、数字化技术的应用。
这些趋势的发展将进一步提高燃气轮机的性能，降低运行成本，推动燃气轮机技术的不断进步，为能源行业的可持续发展提供更强有力的支持。
燃气轮机在高温环境中的性能保证与改进策略随着工业发展和能源需求的增长，燃气轮机作为一种高效、灵活和环保的能源转换设备被广泛应用于电力、航空、石化等领域。
然而，在高温环境中，燃气轮机的性能可能会受到一系列问题的影响，如热气腐蚀、高温疲劳和热应力等。
为了保证燃气轮机在高温环境中的正常运行和提高其性能，需要采取相应的保证措施和改进策略。
首先，为了保证燃气轮机在高温环境中的性能，需要对其材料进行优化和选择。
高温环境下，燃气轮机的部件承受着高温、高压和高速的工作条件，因此，选择高温合金材料和耐火材料是十分关键的。
高温合金材料具有良好的耐高温、抗氧化和抗腐蚀性能，可以有效地提高燃气轮机的寿命和稳定性。
此外，根据燃气轮机的不同部件，还需要考虑各种材料的力学性能、热物理性能和化学性能等因素，以确保其能够适应高温环境的工作要求。
其次，对于燃气轮机来说，冷却技术是提高其性能的关键手段之一。
在高温环境中，燃气轮机的部件会受到严重的热应力和热负荷。
通过合理设计和应用冷却技术，可以降低部件的工作温度，减缓热应力的影响，延长部件的使用寿命。
常用的冷却技术包括内部冷却和外部冷却。
内部冷却通过在部件内部引入冷却介质，如冷却空气或冷却剂，在部件表面形成冷却膜或冷却层，以降低工作温度。
外部冷却可以通过在燃气轮机周围设置冷却介质，如冷却剂或水，以吸收部件的热量，并将其排出，从而降低燃气轮机的温度。
此外，优化燃烧过程也是改善燃气轮机性能的一项重要措施。
在高温环境中，燃烧过程可能会受到氧化和碳积烟的影响，导致燃气轮机的效率下降和部件逐渐损坏。
为了降低燃烧过程中的热负荷和污染物排放，需要改进燃气轮机的燃烧系统和燃烧控制技术。
例如，采用前混合燃烧器可以有效地降低燃烧温度和氮氧化物排放，提高燃气轮机的效率和环保性能。
此外，燃烧控制技术的优化也可以通过减少燃料消耗和改善燃烧稳定性来提高燃气轮机的性能。
最后，定期检测和维护燃气轮机是保证其性能的重要环节。
航空发动机和工业燃气轮机热喷涂热障涂层用金属黏结层：回顾与展望陈卫杰1*, 宋 鹏1, 高 栋2, 汪 超3（1．昆明理工大学 材料科学与工程学院, 昆明 650093；2．中国航发商用航空发动机有限责任公司 研发中心材料工艺部, 上海 200241；3．上海电气燃气轮机有限公司 燃气轮机研究所, 上海 200240）摘要：超音速火焰喷涂制作的金属黏结层加料浆喷涂制作的柱状晶结构陶瓷隔热层被视作新一代航空发动机和燃气轮机用热喷涂热障涂层，其中采用的M CrAlY 金属黏结层正朝着长寿命、低成本、适用于新燃料的方向发展。
本文综述近年来航空发动机和燃气轮机热端部件热障涂层用M CrAlY 金属黏结层研究进展，并对涂层的结构设计与成分设计进行探讨。
关键词：燃气轮机；热障涂层；金属黏结层；长寿命；低成本；成分设计doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000217中图分类号：TB3 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2022)01-0015-10热障涂层广泛用于航空发动机和工业燃气轮机的热端部件，保证热端部件能够在高温环境中持续工作，提高工作效率。
热障涂层通常被分为两大类：热喷涂热障涂层和电子束物理气相沉积热障涂层。
传统的热喷涂热障涂层为层状结构，具有相对较低的热导率，但是抵抗热循环的能力较低，通常用于不需频繁经历热循环的部件，如燃烧室的内衬和导向叶片；电子束物理气相沉积热障涂层为柱状结构，热导率相对较高，抵抗热循环的能力也较高，用于苛刻热循环环境工作的高压涡轮叶片和导向叶片。
热喷涂热障涂层因其较低的设备成本、较高的生产效率以及较低的生产成本被众多科研院所、涂层生产商、航空发动机和工业燃气轮机行业重视并大力推广。
本文简要回顾近年热喷涂热障涂层的发展趋势，着重讨论热喷涂热障涂层使用的金属黏结层技术，包括涂层工艺和成分设计，并对金属黏结层的发展方向进行探讨。
1 航空发动机和工业燃气轮机用热喷涂热障涂层的发展热喷涂M CrAlY (M = Ni/Co) + YSZ (ZrO 2 + 8%Y 2O 3) 热障涂层（TBCs ）通常被用于航空发动机和工业燃气轮机的热端部件（如燃烧室和导向叶片）（表1），以提高部件的工作温度，延长部件的服役寿命。
超高温热力学材料在航空航天领域中的应用一、简介超高温热力学材料是指在高温和高压环境下能够保持稳定性、延展性和强度的材料。
这些材料是航空航天领域中不可缺少的重要组成部分，其中许多材料已经证实可以在特定条件下承受高达3000°C的高温。
超高温热力学材料可以由各种材料制成，如陶瓷、纳米材料和金属复合材料等。
这篇文章将探讨超高温热力学材料的种类以及在航空航天领域中的应用。
二、超高温热力学材料的种类1.陶瓷材料陶瓷材料是一种由非金属材料制成的材料，具有高硬度、高抗磨损性和高温稳定性等特性。
陶瓷材料可分为无机非金属陶瓷和有机非金属陶瓷两种类型。
无机非金属陶瓷采用高温烧结技术，可以在高到2000°C甚至3000°C的温度下维持其稳定性。
在航空航天领域中，陶瓷材料通常用于制造发动机部件，如燃烧室。
它们具有优异的高温性能和抗腐蚀性能，尤其是具有良好的氧化抗性，可以承受高温下的氧化作用。
此外，陶瓷材料还可以制造复合材料，以及在太空环境中承受辐射的防护层。
2.金属复合材料金属复合材料是由两种或多种不同金属或金属和非金属的材料组合而成，具有高强度、高变形率和高裂纹韧性等特质。
金属复合材料通常采用粉末冶金或表面涂层技术生产，可以在高温环境下维持良好的稳定性。
在航空航天领域中，金属复合材料通常用于制造发动机叶片、导向叶片和喷管等部件。
它们具有高强度和高温稳定性，并且可以有效减轻飞机结构的整体重量。
此外，金属复合材料还可以制造高效热交换器和散热器，以有效控制航空器的温度。
3.纳米材料纳米材料是一种由非金属材料制成的材料，在尺寸方面小于100纳米，具有特殊的物理和化学特性。
纳米材料通常采用溶胶凝胶、磁控溅射和铸造等方法生产，可以在高温度下保持其稳定性。
在航空航天领域中，纳米材料通常用于制造轻质结构材料和复合材料。
例如，与其他高温复合材料相比，铝基纳米复合材料可以承受更高的温度和压力，同时具有较低的密度。
高温超高压技术在煤气发电中的应用摘要：随着社会的不断进步，国家开始重视可持续发展战略的实施。
节能减排和资源综合利用是钢铁企业发展的重大战略任务。
为提高资源综合利用率和能源热功转换率，推进企业能源结构的战略调整，钢铁企业应充分利用高炉煤气、转炉煤气，采用高温超高压发电技术，替代常规次高温次高压发电技术和高温高压发电技术，通过对钢厂分散煤气进行集中，增加每标立方煤气发电量，提高能源利用率，降低钢铁厂的能耗。
关键词：高温超高压技术；煤气发电；应用引言节能减排和资源综合利用是钢铁企业发展过程中面临的重大战略任务。
国家发改委在《能源中长期发展规划纲要（2004—2020）》中明确指出，钢铁企业应“充分利用高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等可燃气体和各类蒸汽，以自备电站为主要集成手段，推动钢铁企业节能降耗”。
提高资源综合利用率和能源热功转换率，推进企业能源结构的战略调整，已成为各钢铁企业研究重点。
1高温超高压煤气发电技术概述1.1技术介绍高温超高压煤气发电是一种效率高、技术成熟的钢铁企业低热值煤气余能利用形式，其主要核心在于：提高主蒸汽参数，增加一次中间再热系统。
常规次高温次高压发电技术主蒸汽参数为5.3MPa、485℃；高温高压发电技术主蒸汽参数为9.8MPa、540℃；高温超高压发电技术主蒸汽参数为13.7MPa、540℃。
采用高温超高压发电技术起，热功转换率比高温高压发电技术高出约5%~6%，节能效果良好。
1.2钢铁企业煤气发电的意义（1）《钢铁行业碳达峰及降碳行动方案》中提出实现其目标有五大路径，分别是推动绿色布局、节能及提升能效、优化用能及流程结构、构建循环经济产业链和应用突破性低碳技术。
节能及提升能效具体措施包括提高余热余能自发电率。
钢铁企业积极推进高效煤气发电项目符合国家碳达峰、碳中和发展目标。
（2）钢铁企业充分利用富余煤气，变废为宝、化害为利。
通过煤气发电，做到节能减排、提质增效，取得良好的经济效益。
锅炉用高温材料介绍超超临界机组锅炉用高温材料在中国的应用1. 引言锅炉用高温材料是指在高温下使用的材料，其具备良好的耐热性、抗腐蚀性和机械性能，广泛应用于超超临界机组锅炉。
超超临界机组锅炉是目前发电行业中高效节能的重要装备之一，因其使用高温高压的工作环境，对锅炉用高温材料的性能和质量要求较高。
本文将介绍超超临界机组锅炉用高温材料在中国的应用情况，并对其发展趋势进行分析。
2. 超超临界机组锅炉用高温材料的特点超超临界机组锅炉用高温材料在中国应用的特点如下：2.1 高温稳定性由于超超临界机组锅炉的工作温度和压力较高，对材料的高温稳定性要求极高。
优质的锅炉用高温材料具有出色的高温稳定性，能够在高温下保持良好的力学性能和耐蚀性。
2.2 耐腐蚀性超超临界机组锅炉中的燃烧介质和工作介质含有大量的氧气和水蒸气，在高温高压下容易引起腐蚀。
因此，锅炉用高温材料需要具备优异的耐腐蚀性能，能够抵御氧化、腐蚀和烧蚀等问题。
2.3 机械性能锅炉用高温材料在超超临界机组锅炉中承受高温高压的工作环境，对机械强度和韧性要求较高。
优质的锅炉用高温材料应具备良好的机械性能，能够经受住高温高压带来的应力和变形。
3. 超超临界机组锅炉用高温材料在中国的应用超超临界机组锅炉用高温材料在中国的应用情况如下：3.1 超级304H不锈钢超级304H不锈钢是目前超超临界机组锅炉常用的耐高温材料之一。
它具有很高的耐热性和抗腐蚀性能，在高温高压下仍能保持良好的机械性能。
因此，超级304H不锈钢在中国的超超临界机组锅炉中得到了广泛应用。
3.2 9%铬钼钢9%铬钼钢是一种具有优异耐热性和抗腐蚀性的高温材料，适用于超超临界机组锅炉的高温区域。
在中国，9%铬钼钢已广泛应用于超超临界机组锅炉的受热面和过热面管道等关键部位。
3.3 铁基高温合金铁基高温合金是近年来发展起来的一种新型高温材料，具有出色的高温稳定性和抗腐蚀性能。
它的使用温度可达1200℃以上，因此在超超临界机组锅炉的高温区域中应用前景广阔。
超临界火力发电汽轮机材料超临界火力发电是一种高效的发电技术，其核心设备是超临界汽轮机。
超临界火力发电汽轮机材料的选择对于提高发电效率和延长设备寿命起着关键作用。
超临界火力发电技术是指利用超临界水作为工质，在高温高压下进行蒸汽循环发电的一种技术。
超临界火力发电的关键设备是超临界汽轮机。
超临界汽轮机是一种高效的汽轮机，其工作参数高于常规火力发电的过热和再热蒸汽参数。
超临界汽轮机的使用能够提高发电效率，减少燃料消耗，降低排放，是现代火力发电厂的首选设备。
超临界火力发电汽轮机的材料要求非常严格。
由于超临界汽轮机的工作参数高于常规汽轮机，因此对材料的耐压性、耐高温性和耐腐蚀性有更高的要求。
常见的超临界汽轮机材料包括铁基合金和镍基合金等。
这些材料具有较高的强度和耐热性，能够在高温高压下保持良好的性能。
超临界汽轮机的高温部件主要包括高温高压汽缸、高温高压叶片和高温高压管道等。
这些部件需要具备良好的耐热性和耐压性，能够承受高温高压下的工作环境。
铁基合金是一种常用的材料，具有良好的耐热性和耐压性，能够满足超临界汽轮机的要求。
镍基合金是另一种常用的材料，具有较高的耐高温性和耐腐蚀性，能够在超临界汽轮机中承受高温高压下的工作环境。
除了高温部件外，超临界汽轮机的低温部件也需要特殊的材料来保证其性能和寿命。
低温部件主要包括凝汽器、冷凝水泵和循环水泵等。
这些部件需要具备良好的耐腐蚀性和耐磨性，能够在低温环境下长时间运行而不受损。
不锈钢是常用的材料之一，具有较好的耐腐蚀性和耐磨性，能够满足超临界汽轮机低温部件的要求。
超临界火力发电汽轮机材料的选择对于提高发电效率和延长设备寿命起着至关重要的作用。
合理选择材料，能够提高设备的耐热性、耐压性和耐腐蚀性，提高设备的工作效率和可靠性。
因此，在设计和制造超临界火力发电汽轮机时，需要对材料进行全面的考虑和评估，选择合适的材料，以确保设备的长期稳定运行。
超临界火力发电汽轮机材料的选择对于提高发电效率和延长设备寿命至关重要。
高温高压燃气轮机涡轮叶片材料性能与寿命预测近年来，随着先进制造技术的不断发展和能源需求的增长，高温高压燃气轮机的运行环境变得更加恶劣。
其中，涡轮叶片作为燃气轮机的关键部件之一，承受着巨大的压力和温度，对材料性能和寿命的要求也日益提高。
因此，准确预测涡轮叶片材料的性能与寿命，对于燃气轮机的安全稳定运行至关重要。
1. 高温高压燃气轮机涡轮叶片材料的选择与设计在高温高压环境下，涡轮叶片材料的选择需要考虑多个因素。
首先，材料必须具备良好的高温强度和耐腐蚀性，以抵御燃气轮机中的高温腐蚀和氧化。
常用的涡轮叶片材料包括镍基高温合金和钛合金等。
其次，材料的热膨胀系数应与叶片基座匹配，以避免因温度变化引起的热应力产生。
此外，材料的疲劳寿命和断裂韧性也是材料选择的重要考虑因素。
2. 涡轮叶片材料性能与高温高压环境的关系高温高压环境对涡轮叶片材料的性能有着直接的影响。
在高温条件下，材料的抗蠕变性能和热膨胀系数变得尤为重要。
抗蠕变性能可以通过测量材料在高温下的蠕变速率和蠕变寿命来评估，而热膨胀系数则可以通过热膨胀实验得到。
这些性能参数的准确预测，有助于评估涡轮叶片材料在高温高压环境下的性能表现。
3. 涡轮叶片材料寿命预测方法涡轮叶片材料的寿命预测是燃气轮机运行维护的重要环节。
目前，常用的涡轮叶片材料寿命预测方法主要包括实验研究和数值模拟两种。
实验研究通常通过在实际工作环境下对涡轮叶片进行寿命测试，以获取材料的疲劳寿命和断裂韧性等关键参数。
而数值模拟则通过建立材料的物理力学模型，结合实际工况条件下的载荷和温度等参数，预测涡轮叶片的寿命。
这些方法的发展使得涡轮叶片材料寿命预测更加准确可靠。
4. 降低涡轮叶片材料失效风险的措施为了降低涡轮叶片材料失效风险，可以采取一系列的措施。
首先，合理优化设计和制造工艺，提高涡轮叶片的制造质量和尺寸精度。
其次，加强材料预处理和热处理工艺，提高材料的组织结构和性能稳定性。
同时，通过增加涡轮叶片的冷却措施，有效降低叶片的温度梯度和热应力，延长材料的使用寿命。
2021年7月安阳工学院学报第20卷第4期(总第112期)Joumal o£Anyang Institute of TechnologyJuly,2021 Vol.20No.4(Gen.No.ll2)D01:10.19329/ki.l673-2928.2021.04.005超（超）临界机组高温构件用材料的性能、发展与应用郭进全（安阳工学院机械结构强度实验室，河南安阳455000）摘要:基于火电技术向高参数化超（超）临界方向的发展,按照低合金钢、奥氏体钢和傑基合金向9%-12%Cr铁素体钢的发展路线,对机组高温零部件所用材料的性能特点、发展历程和应用状况进行综合分析、论述与展望，重点介绍超超临界汽轮机高温构件所用材料lCrlONiMoW2VNbN钢的研究与应用。
关键词:超（超）临界机组；高温材料;lCrlONiMoW2VNbN钢中图分类号:TG142.73;TG113.25文献标志码:A文章编号：1673-2928（2021）04-0016-05我国以煤为主要化石燃料的污染物排放造成了严重的环境污染,迫使我们一方面大力发展洁净煤超（超）临界发电技术，通过高参数化来提高发电效率减少温室气体排放，另一方面则把注意力转向清洁能源——核能，跨越式发展高温/超高温气冷堆（V/HTR）的第四代核电技术。
超临界（一般参数为24MPa/566七/566七）与超（超）临界（一般参数为25MPa/600°C/600七）机组的压力和蒸汽参数高，反应堆压力容器（RPV）等核岛设备还要长期经受高温、高压（14MPa~16MPa）和核辐照等恶劣条件的综合作用,一旦发生失效,将导致极其严重的灾难性事故。
这就对其高温部件耐高温性能提出了非常苛刻的要求,高温零部件用新材料的开发与应用就构成了超（超）临界机组进一步发展的关键之一。
1咼温材料高温零部件用钢主要包括低合金钢、奥氏体钢和镰基合金、9%-12%Cr铁素体钢，lCrlONi-MoW2VNbN钢属于改良型9%-12%Cr铁素体钢。
