1. Introduction

De hög cykelutmattningsbrott är vanligast förekommande i turbinblad av ett kraftverk som upplever hög temperatur värmetillförsel från bränslekällan [1]. Denna typ av hög cykelutmattningsbrott påverkas av resonans och exkursion av maskinen vid driftshastighet speciellt vid bladets kritiska hastigheten torr start och torr avstängning förhållanden [2]. Många undersökningar genomfördes för att över-come trötthet och förslitnings misslyckande turbinbladen. Från litteraturgenomgången visade det sig att superlegeringar tillhandahåller bättre utmattning och slitstyrka om man jämför med andra typer av legeringar, som används för turbinbladsapplikationer. De Monel materialen starkt används av forskare på grund av dess goda termiska och mekaniska egenskaper [3]. Den mest utnyttjade material för turbinapplikationer är Nickel 825 (CMSX4), men från litteraturen undersökning observerades att användningen avnickelmaterialet uppvisar dålig slit, krypning och utmattning resis-tance över tiden under olika alternerande temperaturbelastningsförhållanden i själva tjänsten tid [4]. De olika materialegenskaper analyseradesnoggrant och man fann att Monel 400 material, som innehåller kompositionen av Ni 63%, Cu 28-34%, Fe 2,5%, och Mn 2,5% användes i olika värme inducerade tillämpningar på grund av dess höga temperatur beständighet och utmattningshållfasthet egendom till sinnatur [5]. De olika studierna utfördes också i aspekt av ersättning av Monel 400 material för olika termiska applikationer [6]. Litteraturen avslöjar dessutom att värmebehandlingen av Monel 400 materialet vidare kommer förbättrar den höga temperaturen och utmattningsbeständighet tillsammans med hårdhetsegenskaper. Mycket få studier försökt i värmebehandling av Monel 400 legering och stilla dess effektiva utnyttjande i turbinblad olika aspekter måste studeras detaily. I denna studie undersökningen genomfördes på det sätt att utsätta Monel 400 materialet värmebehandling av följt av testning av prover för olika mekaniska egenskaper som per ASTM standarder [7]. De resultat som erhållits från de olika tester användes för modellering turbinrotorbladet i CATIA och samma har analyserats med hjälp av ANSYS arbetsbänk 16,0 för beräkning mekaniska påkänningar. Flödet av värme över rotorbladennoggrant analyserades med användning av Ansys CFD av assuming realtidsbetingelser. De viktigaste målen för denna studie är att minska slitagetnatur över bladen samt att tåla höga temperaturer. Studien också undersökt för att analysera den maximala slagseghet över rotorbladen för sina effektiva implementeringar i realtid förhållanden. Forsknings gap av denna studie exponeras även att mycket färre studier har utförts på värmebehandling av Monel-legeringar för turbin ansökan tillsammans med validering från finita element analysprogram.

2. Experimentation

 de olika typer av värmebehandlingstekniker fanns tillgängliga, men i denna studie släckningsprocess användes för att förbättra hårdhetsegenskaperna hos Monel 400 legering. Anledningen till att välja kylningsprocessen är på grund av dess förmåga att undvika onödiga fasomvandlingar på grund av dess snabbare reaktionstid, som förhindrar möjligheten att termodynamiskt gynnsamma och kinetiskt tillgängliga processer lågtemperaturegenskaper [8]. Initialt Monel 400 materialet bearbetas enligt ASTM standarder av hårdhetstest, krockprovning, provning torsion,nötningstest och dragprovning. De bearbetade proverna upphettades i muffelugnen till en temperatur av 850 C och hölls inuti ugnen vid samma temperatur i 2 timmar, för att förbättra yt-hårdhetsegenskaper och materialet uttages från muffelugnen och släcktes i ett saltbad lösning [9 ].

2.1. Design av gasturbinblad

 all gasturbinblad, propellerblad, vindturbinblad följer viss standarddesign och storlekar . Det huvudsakliga syftet med turbinen är att expandera avgaserna och för att minska temperaturen och trycket, varför bladen bör effektivt utformade för att säkerställa flödet av gaser [10]. I denna studie N10 serietyp luftfolie var select ed från luften folien verktyg avsnitt med hänvisning till databoken. Fig. 1 visar 3D-modellen vy av bladet. Fig. 2 visar inloppshastigheten triangel av bladen. Baserat på de krav beräkningarna gjordes och genom att använda CATIA V5R20 programvaran krävs blad design skapades. De antaganden som används för beräkning av hastighetstriangeln i utformade bladet var såsom bladvinkeln, (b) 155, munstycksvinkel, (a) 20, inloppsstrålens hastighet, (v) 500 m/s, bladhastigheten, (u ) 250 m/s, massflödeshastighet, (m) 100 kg/s, diameter turbin, (D) 2 m, höjd av bladen, (h) 0,03 m.

3. results och diskussion

3.1. Experimental resultaten

    De olika mekaniska tester utfördes över den värmebehandlade och icke-heat behandlat Monel material för att analysera och jämföra effekten av värmebehandling över de olika mekaniska behaviour av provet. Jämförelseresultaten av Rockwell hårdhetstest, Charpy-slagtestet,nötningstestet, testet torsion och dragtestet detaily presenteras i de följande tabellerna 1-5. Rockwell hårdhet testet tydligt visar att hårdheten hos kylda provet visade en 25% förbättring jämfört med den icke-kylda provet. Segheten hos de härdade provet reduceras upp till 10,92% inatriumnitratsaltlösning baserat avkylningsmedium. Denötningstestresultaten för de kylda provet visade 27% reduktion inötningshastighet jämfört med ohärdade provet. Den ultimata vridmoment som erfordras för att bryta kylda provet är 12,06% mer än ohärdade provet, vilket tyder på att de kylda provet har högre skjuvmodul än de ohärdade provet. Från testrapport drag är det klart att den värmebehandlade legeringen besitta 13,27% högre Ultimate och sträckgräns än ohärdade provet. Värmebehandlingen visade också 8,57% minskning av den duktila egenskapen av proverna.