用金属颗粒的超音速爆炸修复涡轮机

一项备受期待的能力具有修复水电大坝涡轮机的潜力，而无需与传统修复方法相关的熔化，已进入太平洋西北国家实验室(PNNL)进行验证研究。这种称为冷喷涂的功能是PNNL的固相处理(SPP)工具套件的最新成员。

SPP是一种颠覆性的金属制造方法，比通常与金属制造相关的基于熔体的方法更好、更便宜、更环保。它有望为制造业提供独特的竞争优势。

金属粒子的超音速爆炸

几乎每个州都使用水力发电。例如，华盛顿州74%的电力来自水力发电。

然而，随着时间的推移，水的力量会导致涡轮机表面出现气穴现象——通常是凹坑和裂缝。对于大坝运营商来说，这相当于高昂的维修成本和收入损失，他们必须关闭涡轮机来修理它们，通常使用弧焊。

问题是焊接产生的热量使金属熔化并降解，导致涡轮机以越来越快的速度遭受气蚀损坏。

进入冷喷涂，它以超音速将微小的金属颗粒喷射到涡轮机的损坏区域，不涉及熔化。颗粒撞击表面的硬度足以形成粘合，从而产生具有优异硬度、耐磨性和耐腐蚀性的材料和涂层。

ColdSpray的颗粒可生产出具有优异硬度、耐磨性和耐腐蚀性的材料和涂层。图片来源：AndreaStarr|太平洋西北国家实验室

PNNL收到了VRCMetalSystems开发的冷喷涂系统，它被认为是该公司最新的技术。根据材料与试验协会(ASTM)标准进行的实验室测试，冷喷涂工艺可以使涡轮叶片比电弧焊修复方法更能抵抗损坏。

PNNL现在正积极与水电合作者合作，对该技术进行初步现场应用，以验证ASTM测试中看到的显着改进。

PNNL机械工程师ChrisSmith说：“我们拥有经济数据，使我们能够得出结论，一旦冷喷涂技术用于水力维修，由于抗气蚀侵蚀，它将显着减少停机时间和维修频率。”“它还使大坝可以灵活地安排所需的维修时间，例如在干旱时期。”

该团队还在研究使用ColdSpray为能源领域的其他部分创建解决方案。例如，他们研究了使用冷喷涂修复和减轻核废料储存罐中的腐蚀损坏。

除了修复之外，冷喷涂还可以用作增材制造工艺。由于冷喷涂金属颗粒在此过程中不会熔化，因此有可能创造出全新的合金系统，而这些系统在其他方面与基于熔体的工艺不兼容。

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