燃气涡轮机高性能元件及其制造方法技术

一种用于获得燃气涡轮机的改进的高性能元件（１１０）的制造方法，其特征在于所述方法包括至少一工艺，所述工艺涉及粉末烧结或粉末冶金，其利用所述粉末的均匀或不均匀的分散。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种获得燃气涡轮机的改进的元件的制造方法。本专利技术还涉及由此获得的这些经过改进的元件。
技术介绍
已知的是，燃气涡轮机是包括压缩机和单一或多级涡轮机的机器，其中这些元件通过转轴连接在一起，并且在压缩机和涡轮机之间设置燃烧室。来自外部环境的空气被供向压缩机从而使其加压。加压的空气通过一系列终止于会聚部分的预混合室，且在每个室中，喷射器供给与空气混合的燃料从而形成将被燃烧的空气/燃料混合物。所述燃料被引入燃烧室且通过合适的火花塞点火以产生燃烧，其目的在于增加温度和压力并因此增加燃气的热焓。同时，压缩机提供加压空气，使其通过燃烧器又通过燃烧室的内衬，使得上述的加压空气可用于燃料燃烧。因此，通过适合的管线，高温和高压的燃气到达涡轮机不同的级，其将燃气的焓转化为用户可利用的机械能。而且已知的是，为了从给定燃气涡轮机获得最大的效率，燃气的温度必须尽可能高；但是，在使用涡轮机期间可以达到的最大温度数值被使用的材料的强度所限制。实际上，压缩比和燃烧温度的增加对于燃气涡轮机循环的性能特征具有协作效应，无论燃气涡轮机为单一或复合型。制造者意识到他们在市场中的竞争性取决于在该连接中取得进步的能力。为了寻求经济上的优势，必须根据技术和材料限定这两个参数，在设计机器时将使用这两个参数。依据本领域的现有状态，例如所设想的是，通常与冷却方法结合，经由典型的镍或钴基超耐热合金(superalloys)的微熔解，来制造燃气涡轮机的第一膨胀级的定子叶片。以下的各级也可以通过超耐热合金的微熔解而制成，如具有卓越抗氧化性和适当机械性能的全钴或镍基材料，它们至少可被加热升约800℃的温度。在更高温度的情况下，则需要适合的冷却。就相关的温度而言，如果没有考虑用冷却空气的膜的表面冷却和屏蔽，则在热状态下的这些超耐热合金的抗氧化和腐蚀强度会明显不足。冷却技术，无论如何复杂，如果没有引入利用热和抗氧化屏障的应用的保护金属表面的技术，将仍然不再能够保证元件的足够的持续时间。目前，正在追求现有性能特征的增加，而不通过利用叶片的日益复杂的基本材料，该材料通过热和抗腐蚀屏障的开发和一般通过涂层，与现有的铂、铬和铝内衬相比，该涂层提供增加的最优性能。但是，就制造和应用技术而言热屏障的开发也达到其极限。基本上注意到，在具有高燃烧温度的工业燃气涡轮机的使用期间，由均匀金属和非金属制成的燃气涡轮机的元件具有对高温热机械应力的低抵抗力。为了实现就结合有这些元件的机器的持续时间、可靠性、工业可行性和性能而言可接受的性能特征，因此需要在设计和材料的选择上采用折衷。此点的重要性也是开发适合于限制所使用的金属元件的氧化的冷却流的困难。实际中，所需增加的更高效率水平导致循环温度的增加，其使得传统的结构方案就增加和/或维持元件的工作寿命而言不适合，该元件经受高温，或是所谓的热元件。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于克服前述的缺点，且具体在于说明一种获得燃气涡轮机的高性能元件的制造方法，该元件能够忍受增加的更高温度。本专利技术的另一目的在于提供燃气涡轮机的改进的元件，该元件允许获得非常高的压缩比，这种压缩比不能用本领域的公知元件方便地实现。本专利技术的另一目的在于说明获得燃气涡轮机的改进的元件的制造方法，该元件特别可靠，且具有相对有限的成本。如权利要求1所述，通过说明获得燃气涡轮机的改进的元件的制造方法来实现依据本专利技术的这些和其它目的。权利要求6详细说明如何获得这些燃气涡轮机的改进的元件。在余下的权利要求中考虑了本专利技术的进一步的特性特征。附图说明从由非限制性的实例提供的以下描述并参考附图，依据本专利技术的获得燃气涡轮机的改进的元件的制造方法和由此获得的元件将更清楚和明显，其中图1是依据本专利技术的制造方法获得的燃气涡轮机的改进元件部分的简图；图2是依据现有技术获得的如图1所示的相同元件部分的简图。具体实施例方式先参考图2，其显示总体由附图标记10指示且依据现有技术获得的燃气涡轮机的元件部分。元件10包括通过微熔解或机械加工获得的内部金属体12。一般由均匀陶瓷材料制成的外部保护体14附加于其顶部。在内体12和外体14之间设置界面和结合区16。在图1所示的实例中，依据本专利技术，显示出根据本专利技术的制造方法获得的部分燃气涡轮机的改进元件110。通过至少一工艺制造改进的元件110，该工艺涉及金属和非金属粉末烧结或粉末冶金，其利用所述粉末的均匀或不均匀分散。以预定方式执行所述粉末的分散或扩散，从而将具有高耐热非金属粉末的适当浓度的表面暴露于非常高温的燃气流。另外，以该预定的方式执行的粉末扩散，导致在某一区域中与金属表面的完美连接，通过微熔解形成与内体的界面。由于在烧结元件的形状内集中的元件粉末的产生和分布期间，粉末的适当平衡和扩散，烧结产品的组成导致在不同点的不同化学/物理性能，这些点具有相对的可变性，而可变性由设计阶段所界定的功能规格决定。作为该制造技术的结果，因此可能获得最佳的拉伸和热应力分布和烧结元件的最大强度，由此最大化元件的工作寿命。从前述清楚的是本专利技术代表着一种技术飞越，从由各向同性和均匀的材料制成的元件，如必要还具有各种类型的涂层，到在不同的点具有不同性能且具有其连续变化的烧结的粉末元件。这是由于组成不再均匀，但是组成连续可变，且依据元件的各个区域的要求适当地调节组成。例如，粉末的适当分布导致元件相对于热燃气具有最大耐热性，还利用元件的微熔解区在连接界面处具有改善的性能。通过该法，烧结的产品不简单地是元件的涂层，而形成其的一体部分。本专利技术的主要结果是实现强有力的设计，该设计利用由抵抗高温的材料制成的插件进行制造，该插件通过不均匀/均匀分散的金属和非金属粉末的混合物的烧结获得。依据本专利技术及其产生的优点，以上的描述清楚地显示获得燃气涡轮机的改进的高性能元件的制造方法和由此获得的元件的特征。这里加入的下述最后的考虑和注释是为了更加准确和清楚地界定上述优点。首先指出利用依据本专利技术的获得燃气涡轮机的改进的高性能的元件的制造方法，可以获得抵抗非常高温的元件。通过该方法，实现燃气涡轮机的非常高压缩比，这种压缩比不能利用本领域已知的元件经济地获得，同时保证以相对低的成本获得非常可靠的部件。最后，清楚的是获得燃气涡轮机的改进的高性能的元件的制造方法和由此最终获得的元件可以在本专利技术的范围内进行修改和变化；另外所有的细节可以被技术上等价的元素取代。在实际中，所使用的材料，以及形状和尺寸，可以是依据技术要求的任何种类。因此本专利技术的保护范围由权利要求进行限定。权利要求1.一种用于获得燃气涡轮机的改进的高性能元件(110)的制造方法，其特征在于所述方法包括至少一工艺，所述工艺涉及粉末烧结或粉末冶金，其利用所述粉末的均匀或不均匀的分散。2.如权利要求1的所述制造方法，其特征在于所述粉末是金属或非金属。3.如权利要求1的所述制造方法，其特征在于以预定的方式执行所述粉末的所述分散，导致在适合的指定区域的所述粉末的适合的浓度。4.如权利要求1的所述制造方法，其特征在于以预定的方式执行所述粉末的所述分散，导致在区域(16)中对金属表面的完美连接，通过微熔解或机械加工，形成界面且与内体(12)连接。5.如权利要求1的所述制造方法，其特征在于用所述粉末的适合平衡和分散执行所述粉末的所述分散，这在所述元件的不同点产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山德罗·科波拉，马科·英诺森蒂，
申请(专利权)人：诺沃·皮戈农控股公司，
类型：发明
国别省市：