định hướng nghiên cứu của Nghiên cứu sinh (NCS).
Hiện nay ở Việt Nam, các nghiên cứu về lớp phủ chịu nhiệt độ cao trong môi trường buồng đốt của tuốc bin khí cịn rất mới. Hầu như chưa có nghiên cứu phát triển các hệ vật liệu và lớp phủ sử dụng trong môi trường nhiệt độ lên tới trên 1100
oC của tuốc bin khí. Trong khí đó, việc sử dụng các tuốc bin khí ngày càng phổ biến trong các lĩnh vực hàng khơng và phát điện. Các cánh tuốc bin khí đều phải nhập ngoại hết sức đắt đỏ. Vì vậy việc nghiên cứu phát triển các loại vật liệu làm việc trong môi trường nhiệt độ cao của tuốc bin khí là một định hướng cần thiết và lâu dài của ngành khoa học vật liệu Việt Nam.
Các kết quả tổng quan về đặc điểm cấu tạo, môi trường làm việc và vật liệu sử dụng cho cánh tuốc bin khí cho thấy, gần đây dạng lớp phủ khuếch tán chịu nhiệt độ cao có cấu trúc pha γ+γ’ đang được quan tâm. Với dạng lớp phủ này, Pt là nguyên tố đóng vai trị quan trọng trong việc hình thành và giữ ổn định lớp ơxyt bảo vệ trên bề mặt từ đó nâng cao tuổi thọ của lớp phủ. Việc nghiên cứu sử dụng nguyên tố Ir (trong nhóm kim loại Pt (PMGs)) thay thế một phần Pt nhằm tăng khả năng chịu môi trường nhiệt độ cao, tăng bền và hạ giá thành lớp phủ là hướng đi khả thi.
Với sự giúp đỡ của chương trình hợp tác đào tạo NCS giữa Viện Khoa học vật liệu (IMS) và Viện Khoa học vật liệu quốc gia Nhật Bản (NIMS), NCS đã có cơ hội được làm việc với GS.TS. Hideyuki Murakami, người đang đi đầu trong việc nghiên cứu ứng dụng Ir trong các lớp phủ trên cánh tuốc bin khí. NCS đã lựa chọn thực hiện đề tài nghiên cứu về chế tạo và đặc trưng các tính chất của các lớp phủ khuếch tán Pt- Ir bằng các phương pháp mạ điện và phun phủ bột nhão kết hợp với xử lý nhiệt nhằm đánh giá khả năng sử dụng Ir thay thế Pt trong lớp phủ chịu nhiệt độ cao ứng dụng trên các cánh tuốc bin khí.
Kết luận chương 1
Các kết quả khảo sát tổng quan về các đặc điểm cấu tạo, môi trường làm việc và vật liệu sử dụng trên cánh tuốc bin khí cũng như các dạng lớp phủ chịu nhiệt trên cánh tuốc bin hiện nay có thể đưa đến một số kết luận sau:
- Mơi trường làm việc có chứa ơxy và các tác nhân ơxy hóa gây nên hiện tượng ơxy hóa nhiệt độ cao là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của cánh tuốc bin. Hệ lớp phủ chịu nhiệt TBCs bao gồm lớp phủ chống ăn mịn và ơxy hóa nhiệt độ cao được bao phủ bên ngoài bởi một lớp ceramic cách nhiệt dạng YSZ (ơxyt zirconi ổn định hóa bằng ơxyt yttri) là hệ lớp phủ được sử dụng ngày nay trên cánh tuốc bin khí. - Lớp phủ khuếch tán nhơm biến tính bằng Pt với cấu trúc pha γ+γ’ đang được sử
dụng phổ biến bởi tính kinh tế, khả năng gia cơng và đặc biệt là khả năng chịu ơxy hóa nhiệt độ cao.
- Ir là nguyên tố có nhiều tiềm năng có thể thay thế một phần Pt trong lớp phủ khuếch tán chịu ơxy hóa nhiệt độ cao trên cánh tuốc bin khí.
- Cùng với sự phát triển của cơng nghệ luyện kim bột, phương pháp phủ bột nhão slurry có thể được sử dụng để chế tạo lớp phủ khuếch tán nhơm biến tính bằng Pt-Ir trên nền hợp kim niken. Phương pháp này có tính kinh tế cao, khả năng tạo được lớp phủ đồng đều với chi phí rẻ, dễ thực hiện đối với các chi tiết lớp với hình dạng phức tạp, khả năng điều chỉnh thành phần hợp kim của lớp phủ dễ dàng qua điều chỉnh thành phần của bột hợp kim.