Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние длительности воздействия водорода при высокой температуре на состав поверхностного слоя сплава ЖС6У

В. З. Пойлов, А. Л. Казанцев, Д. Д. Фомина, П. В. Сковородников

Аннотация


Исследовано влияние длительности воздействия водорода в процессе выдержки при 1473 К в течение 0, 15, 30 и 60 мин на химический состав поверхностного слоя и сердцевины жаропрочного никелевого сплава ЖС6У. Установлено, что поверхностный слой сплава ЖС6У окисляется под действием микропримесей кислорода, находящихся в составе водорода. Химический состав сердцевины практически не изменяется. Показано, что после выдержки 15 мин в водородной среде в поверхностном слое содержание Al аномально возрастает, а Cr и Ni — снижается при небольшом изменении доли Мо и Со. Аномально высокое содержание O2 и Al в поверхностном слое, по-видимому, связано с высокой скоростью окисления Al, а также с диффузией легкоплавящегося Al из нижних слоев сплава в верхнюю тонкую пористую пленку Al2O3. Низкое содержание Ni в поверхностном слое указывает на его интенсивное окисление несмотря на сформировавшуюся ранее газопроницаемую пленку Al2O3.


Ключевые слова


жаропрочный никелевый сплав; ЖС6У; сопловые лопатки; водород; микроструктура; высокотемпературное окисление

Полный текст:

PDF

Литература


Talal Yusaf, Mohamd Laimon, Waleed Alrefae et al. Hydrogen energy demand growth prediction and assessment (2021 – 2050) using a system thinking and system dynamics approach // Appl. Sci. 2022. V. 12, Is. 2. Art. 781. DOI: 10.3390/app12020781

Jeffrey Dankwa Ampah, Chao Jinab, Islam Md Rizwanul Fattahc et al. Investigating the evolutionary trends and key enablers of hydrogen production technologies: A patent-life cycle and econometric analysis // Int. J. Hydrog. Energy. 2023. V. 48, Is. 96. P. 37674 – 37707. DOI: 10.1016/ j.ijhydene.2022.07.258

Ji Hun Jeong, Ho Seong Park, Young Kwang Park et al. Analysis of the influence of hydrogen co-firing on the operation and performance of the gas turbine and combined cycle // Case Stud. Therm. Eng. 2024. V. 54. P. 104061 – 104061. DOI: 10.1016/j.csite.2024.104061

Talal Yusaf, Abu Shadate Faisal Mahamude, Kumaran Kadirgama et al. Sustainable hydrogen energy in aviation – A narrative review // Int. J. Hydrog. Energy. 2024. V. 52. P. 1026 – 1045. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.02.086

Reza Farzam, Gordon McTaggart-Cowan. Hydrogen-diesel dual-fuel combustion sensitivity to fuel injection parameters in a multi-cylinder compression-ignition engine // Int. J. Hydrog. Energy. 2024. V. 49. P. 850 – 867. DOI: 10.1016/ j.ijhydene.2023.09.124

Purayil S. T. P., Al-Omari S. A. B., Elnajjar E. Experimental investigation of spark timing on extension of hydrogen knock limit and performance of a hydrogen-gasoline dual-fuel engine // Int. J. Hydrog. Energy. 2024. V. 49. P. 910 – 922. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.09.139

Alexandre Capitao Patrao, Isak Jonsson, Carlos Xisto et al. Compact heat exchangers for hydrogen-fueled aero engine intercooling and recuperation // Appl. Therm. Eng. 2024. V. 243. Art. 122538. DOI: 10.1016/j.applthermaleng. 2024.122538

Hüsamettin Alperen Alabaş, Bilge Albayrak Çeper. Effect of the hydrogen/kerosene blend on the combustion characteristics and pollutant emissions in a mini jet engine under CDC conditions // Int. J. Hydrog. Energy. 2024. V. 52. P. 1275 – 1287. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.05.146

Kim H., Subash A. A., Liu X. et al. Pilot impact on turbulent premixed methane/air and hydrogen-enriched methane/air flames in a laboratory-scale gas turbine model combustor // Int. J. Hydrog. Energy. 2022. V. 47, Is. 60. P. 25404 – 25417. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.05.282

Milos B. Djukic, Gordana M. Bakic, Vera Sijacki Zeravcic et al. Towards a unified and practical industrial model for prediction of hydrogen embrittlement and damage in steels // Procedia Structural Integrity. 2016. V. 2. P. 604 – 611. DOI: 10.1016/j.prostr.2016.06.078

Pokhmurskii V., Khoma M., Vynar V. et al. The influence of hydrogen desorption on micromechanical properties and tribological behavior of iron and carbon steels // Procedia Structural Integrity. 2018. V. 13. P. 2190 – 2195. DOI: 10.1016/j.prostr.2018.12.142

Nykyforchyn H. M., Zvirko O. I., Tsyrulnyk O. T. Hydrogen assisted macrodelamination in gas lateral pipe // Procedia Structural Integrity. 2016. V. 2. P. 501 – 508. DOI: 10.1016/ j.prostr.2016.06.065

Alexander Balitskii. Hydrogen assisted crack initiation and propagation in nickel-cobalt heat resistant superalloys // Procedia Structural Integrity. 2019. V. 16. P. 134 – 140. DOI: 10.1016/j.prostr.2019.07.032

Булычев Б. М., Стороженко П. А. Молекулярные и ионные гидриды металлов как источники водорода для энергетических установок // Альтернативная энергетика и экология. 2004. № 4. С. 5 – 10.

Бальшин М. Ю., Виноградов С. В., Глазунов С. Г., Зеликман А. Н. Справочник по машиностроительным материалам. Т. 2: Цветные металлы и их сплавы. М.: Машгиз, 1959. 640 с.

Белаш И. Т., Антонов В. Е., Понятовский Е. Г. Получение гидрида молибдена при высоком давлении водорода // ДАН СССР. Черноголовка. 1977. Т. 2, № 2. С. 379 – 380.

Верхоланцев А. А., Злобин В. Г. Газотурбинные установки. Часть 2: Конструкция ГТУ и их элементов. Санкт-Петербург: ВШТЭ СПбГУПТД, 2021. 53 с.

Каблов Е. Н., Оспенникова О. Г., Светлов И. Л. Высокоэффективное охлаждение лопаток горячего тракта ГТД // Авиационные материалы и технологии. 2017. № 2. С. 3 – 14. DOI: 10.118577/2071-9140-2017-0-2-3-14

Патент 2700442С1. Россия. Никелевый жаропрочный сплав для монокристаллического литья / Р. В. Храмин, М. Н. Буров, А. В. Логунов, Д. В. Данилов, С. А. Заводов. Заявл. 04.06.2019. Опубл. 17.09.2019 // Бюл. 2019. № 26.

Генератор водорода ЦветХром-50АВ. URL: http:// www.optimum-lab.ru/product/generator-vodoroda-cvethrom-50av /?ysclid=lurzlkhwes545531375 (дата обращения 09.04.2024).




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.9.57-61


© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025