Nowe powłoki silników szansą na wyższą sprawność i przedłużoną żywotność
Naukowcy z TU Delft w Holandii zaprojektowali samonaprawiające się termiczne powłoki barierowe (TBC), które mają podnieść sprawność turbin gazowych. TBC przeszły testy w silnikach lotniczych, ale mogą być też wykorzystane na statkach, okrętach podwodnych, a nawet na potrzeby produkcji energii elektrycznej. Zamiarem naukowców pracujących nad projektem SAMBA (Samonaprawiające się termiczne powłoki barierowe) było opracowanie systemu zastosowania nowych ceramicznych TBC w najważniejszych częściach silników. Umożliwiłoby to eksploatację silników powyżej temperatury topnienia komponentów strukturalnych. Dopuszczając wyższe temperatury pracy, powłoki ceramiczne pozwolą przedsiębiorstwom zaoszczędzić paliwo i obniżyć emisje CO2. Eksploatacja silników opiera się na niezawodności decydujących komponentów, które są pokrywane TBC. Defekt TBC może doprowadzić do przyspieszonego zniszczenia istotnego komponentu, jak np. łopatka, a przez to ostatecznie do przestoju. Zdolność ceramicznych TBC do samonaprawy niewielkich pęknięć może zatem potencjalnie wydłużyć okres użytkowania powłoki o 20-25%, a przez to znacznie obniżyć koszty utrzymania. Przełoży się także na zredukowanie liczby wymienianych części w okresie użytkowania silnika turbinowego. W ramach projektu przedstawiciele przedsiębiorstw i uczelni pracowali nad stworzeniem a następnie ulepszeniem TBC. Nowe powłoki ceramiczne składają się z warstwy tlenku cyrkonu, który zwiera niewielkie cząstki molibdenu i krzemu. To właśnie te niewielkie cząstki umożliwiają samonaprawę powłoki. W następstwie pęknięcia utlenia się krzem, a pęknięcie wypełnia się tlenkiem krzemu. Następnie tlenek krzemu wchodzi w reakcję z ceramiczną warstwą powłoki tworząc stabilne wypełnienie pęknięcia. Aktualna generacja TBC nie posiada żadnych właściwości samonaprawczych, co oznacza, że nowe, samonaprawiające się TBC opracowane w toku projektu SAMBA mogą zapoczątkować rewolucję w konserwacji turbin. Co więcej, TBC mogą potencjalnie znaleźć zastosowanie w każdej dziedzinie, w której niezbędna jest poprawa termicznych właściwości i paliwooszczędności silników. Projekt otrzymał 3,2 mln EUR ze środków unijnych z budżetu Siódmego programu ramowego.Więcej informacji: http://www.SAMBAproject.eu