National Transport Library Research Database

Högtemperaturmaterial för turbinstrukturer (High temperature material for turbine structures)

Sponsors, duration, budget: Vinnova ; 2009-07-01 -- 2011-12-31 Registration number:
  • Vinnova 200901320
Subject(s): Abstract: Syfte och mål: Vid utmattning i metalliska material initieras sprickor som sedan tillväxer vid varje lastväxling för att till sist nå kritisk spricklängd. Utmattningskaraktärisering av material sker normal vid 1 Hz och resultaten från sådan provning utgör sedan underlag vid konstruktion av de flesta flygmotorkomponenter. Är temperaturen hög (> 500 °C) kan dock tillväxten av sprickor ske flera tiopotenser snabbare, om de samtidigt utsätts för dragbelastning under längre tid på grund av en växelverkan mellan korngränsoxidation och spänningskoncentrationen vid sprickspetsen. Resultaten från den inledande fasen av samarbetet inom NFFP4-projektet, 2007 2008, mellan VAC och Chalmers har med allt tydlighet visat att denna effekt måste tas på största allvar. Vår kunskap om detta är också redan i världsklass, men mer förståelse krävs för att vi skall kunna skapa materialmodeller, som är användbara vid konstruktionsarbete. I den planerade fortsättningen är vi nu mogna för att utnyttja de avancerade analysinstrument, som står till förfogande hos Chalmers och samtidigt utnyttja den mekaniska provning, som utförs inom ett Turbokraftprojekt i Linköping för att nå detta mål. Resultat och förväntade effekter: De aktuella resultaten har redan väckt internationellt intresse inte minst från GE, vilket antyder att vi är på rätt spår när det gäller att positionera oss som konstruktionspartner på högsta nivå i kraft av vår kompetens. Vi blir kapabla att förutsäga livslängder på ett mer tillförlitligt sätt i våra konstruktioner. Uppläggning och genomförande: Syftet med det projekt, som nu pågått i två år på Tillämpad Fysik och på Material och Tillverkningsteknik på Chalmers tillsammans med Volvo Aero, har varit att klargöra mekanismerna bakom den spricktillväxt, som under hålltiden sker i gränserna mellan de metalliska, kristallografiska kornen i materialet, så att realistiska materialmodeller kan skapas och som senare kan användas i konstruktionsarbete. Provning utförs på Volvo Aero och på KIMAB men även i samarbete med Turbokraft på Linköpings universitet som också ansvarar för att utveckla en materialmodell.Abstract: Goals/targets: During fatigue in metallic materials cracks are initiated and grow with each load cycle until they reach critical length. Fatigue characterization of materials is usually carried out at 1 Hz; the result of which is then used for the design of aircraft components. At high temperatures (> 500 °C) cracks may however grow several order of magnitude faster if they at the same time are subjected to tensile stress during an extended period of time (dwell time) due to an interaction between grain boundary oxidation and the concentration of stress at the crack tip. Results from the initial phase of the cooperation project between Volvo Aero Corporation and Chalmers have convincingly demonstrated that this effect must be taken seriously. The knowledge already generated is of world class but more understanding is needed to enable us to develop material models which are useful in design work. In the anticipated continuation we are now ready to fully utilize the advanced instruments at our disposal and also the outcome of the Turbokraft project running in Linköping to reach this goal. Result and effects Actual results from previous project have already been recognized internationally indicating that our present approach is frutiful. This implies that we will be positioned as a convincing partner in the design for hot life of structural aircraft engien components. Planning and implementing: The goal of this project that has already been running for two years at Applied Physics and at Materials Technology and Manufacturing at Chalmers in cooperation with Volvo Aero, is to reveal the mechanisms behind the crack growth which during the dwell time occurs in the grain boundaries. By this understanding it is possible to build realistic models of the hot fatigue life to be used in desing work. Testing will be carried out at Volvo Aero and at KIMAB but also in collaboration with Turbokraft at Linköpings universitet who is responsible for building the models.
Item type: