فراخوان تولید دانش فنی ایجاد پوشش پیشرفته سد حرارتی (TBC) شامل MCrAlY و YSZ بر پره‌های توربین گازی با روشEBPVD

به گزارش روابط‌عمومی بنیاد ملی علم ایران (INSF) ؛ براساس برنامه‌ریزی‌های صورت گرفته، بنیاد ملی علم ایران در راستای مأموریت‌گرا‌شدن پژوهش‌ها و حمایت از طرح‌های پژوهشی که به فناوری روز دنیا می‌پردازد و می‌تواند باری از دوش صنعتگران کشور بردارد، فراخوان‌هایی را با عنوان برنامه حمایت از پژوهش عمیق شرکت‌های دانش‌بنیان منتشر می‌کند. در این برنامه، نیاز‌های پژوهشی پرریسک شرکت‌های دانش‌بنیان، از طریق سامانه کایپر بنیاد ملی علم ایران به این نهاد اعلام می‌شود و پس از بررسی و داوری‌های لازم، فراخوان پژوهش‌های عمیق و پرریسک شرکت‌های دانش‌بنیان به پژوهشگران و محققان اعلام می‌شود.

فراخوان تولید دانش فنی ایجاد پوشش پیشرفته سد حرارتی (TBC) شامل MCrAlY و YSZ بر پره‌های توربین گازی با روشEBPVD به عنوان سومین فراخوان در این برنامه، منتشر می‌شود.

توضیحات فراخوان

مقدمه:

با توجه به توسعه فناوری پوشش‌های سد حرارتی ( TBC ) بر پره‌های توربین گازی و توربین هوایی با استفاده از دستگاه EBPVD لازم است علاوه بر این دستگاه که از فناوری بالایی برخوردار است، دانش فنی تولید دستگاه نیز در اختیار بهره‌بردار قرار بگیرد. با توجه به تحریم بودن دستگاه (به دلیل کاربردهای استراتژیک)، لازم است علاوه بر ساخت دستگاه، دانش فنی پوشش‌دهی نیز به‌صورت بومی در کشور و بصورت درون‌زا طراحی شود. هدف از اجرای این طرح، اکتساب دانش فنی فرآیند ایجاد پوشش سد حرارتی ( TBC ) شامل MCrAlY و YSZ بر پره‌های توربین گازی با استفاده از دستگاه فوق پیشرفته EBPVD می‌باشد. لازم به ذکر است که فرآیند ساخت این دستگاه در حال انجام می‌باشد. در انجام این پژوهش، مدنظر است که فرایند ایجاد پوشش براساس استانداردهای بین‌المللی دنبال شود.

پیشینه مسئله تحقیقاتی:

با توجه به اینکه توربین‌های گازی در صنایع مختلفی از قبیل نیروگاه‌ها، هواپیماسازی و نفت و گاز کاربرد دارند، تعمیر و نگهداری از توربین‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. انجام پوشش‌دهی مناسب با استفاده از فناوری‌های روز می‌تواند با جلوگیری از اکسید شدن و خوردگی پره توربین‌ها، عمر توربین‌ها را افزایش داده و در هزینه‌ها صرفه‌جویی به عمل آورد. تا کنون روش‌های زیادی برای ایجاد پوشش بر روی پره توربین‌های گازی ابداع شده است که جدیدترین روش در حال حاضر، پوشش‌دهی با استفاده از دستگاه EBPVD می‌باشد. در دهه‌های اخیر مقالات و اختراعاتی در این حوزه ثبت شده است که نشان‌دهنده رشد این فناوری در سال‌های اخیر می‌باشد. شرکت‌های اندکی در زمینه ساخت دستگاه و ایجاد پوشش‌دهی در این زمینه در کشورهایی از قبیل اوکراین، آمریکا، آلمان، چین و غیره فعالیت دارند. از جمله این شرکت‌ها می‌توان به شرکت‌های Paton ، United Technologies و ALD اشاره کرد. در داخل کشور نیز نمونه‌هایی از دستگاه مورد نظر در مقیاس آزمایشگاهی در برخی از دانشگاه‌ها، از جمله دانشگاه تهران وجود دارد که البته تفاوت‌هایی با نمونه صنعتی دارد.

شرح مسئله تحقیقاتی:

توربین‌های گازی با توجه به اینکه گستره کاربردی بالایی در صنایع مختلف از جمله نیروگاه‌ها، هواپیماسازی و صنایع نفت و گاز دارد، از ضروریات دنیای امروز می‌باشد. با توجه به هزینه بالای ساخت این توربین‌ها و همچنین با توجه به تحریم‌های بین‌المللی، بحث تعمیر و نگهداری این توربین‌ها اهمیت بسیار زیادی دارد. جلوگیری از خردگی و اکسید شدن پره توربین‌ها می‌تواند عمر توربین‌ها را افزایش داده و در نتیجه هزینه تعمیر و نگهداری را به صورت چشمگیری کاهش دهد. یکی از راه‌حل‌های به روز و فناورانه برای این کار، ایجاد پوشش پیشرفته سد حرارتی ( TBC ) شامل MCrAlY و YSZ با استفاده از دستگاه EBPVD می‌باشد. با توجه به این‌که این فناوری از فناوری‌های استراتژیک دنیا بوده و دانش فنی آن نیز در اختیار شرکت‌های معدودی می‌باشد، رسیدن به دانش فنی ساخت دستگاه و همچنین ایجاد پوشش مورد نظر ارزش زیادی خواهد داشت. هدف از این طرح، کسب دانش فنی ایجاد پوشش مورد نیاز مطابق با استانداردهای جهانی می‌باشد. در این راستا نیاز به اطلاعاتی در مورد فرآیند پوشش‌دهی است و مجری طرح بایستی پس از مطالعات اولیه در خصوص پوشش‌دهی، اطلاعات و پارامترهای دستگاهی مورد نیاز را در اختیار شرکت متقاضی قرار دهد. در نهایت یک نمونه پره توربین پوشش‌داده‌شده با دستگاه EBPVD مطابق با استانداردهای تعیین شده به همراه دانش فنی پوشش‌دهی به عنوان خروجی نهایی دریافت خواهد شد.

چالش‌های نیاز فناورانه:

متغیرهای فرایند پوشش‌دهی با روش EBPVD بسیار زیاد است. از جمله خلأ پایه، فشار محفظه، دمای قطعات، سرعت چرخش قطعات، فاصله قطعات تا بوته اینگات، زمان فرآیند، توان اعمالی به باریکه الکترونی، نحوه حرکت باریکه الکترونی و غیره. همچنین مواردی که کنترل آن بسیار مهم است عبارتند از کنترل استوکیومتری، کنترل ضخامت، کنترل زبری سطح، کنترل مورفولوژی پوشش، کنترل درصد تخلخل، کنترل لایه TGO و کنترل قطر ستون‌ها در پوشش. یکی دیگر از چالش‌های طرح، اندازه پره‌ها می‌باشد. به طوری که هرچه پره مورد نظر برای پوشش‌دهی بزرگ‌تر باشد، چالش‌های مرتبط با ساخت دستگاه و پوشش‌دهی نیز بیش‌تر می‌شود. با توجه به تنوع متغیرها و پیچیدگی فرآیند در کنترل موارد فوق، چالش اصلی، تدوین دانش فنی بسیار بالاست و برای تک‌تک موارد لازم است طراحی آزمایش صورت گیرد. با توجه به اینکه شرکت تقاضادهنده، مشخصات فنی از پیش‌تعیین‌شده‌ای در مورد مشخصات پوشش دارد؛ لازم است کلیه مشخصات فنی پوشش ایجاد شده از قبیل ضخامت، شرایط سطحی و ظاهری، مورفولوژی، تخلخل، استحکام، چسبندگی و بقیه مشخصات مطابق با استانداردهای تعیین شده از سوی شرکت تقاضا‌دهنده باشد.

گام‌های تحقیقاتی و الزامات طرح:

1. مطالعه و بررسی در خصوص پارامترهای مورد نیاز دستگاه جهت رسیدن به پوشش مورد نظر
2. ایجاد پوشش مورد انتظار در مقیاس آزمایشگاهی
3. انجام آزمون‌های استاندارد و ارزیابی خصوصیات و خواص پوشش‌های تولیدشده
4. بهینه‌سازی فرآیند
5. ایجاد پوشش در مقیاس صنعتی
6. انجام تست‌ها و آنالیزهای نهایی و دریافت تأییدیه‌های شرکت متقاضی

خروجی نهایی تحقیق:

خروجی نهایی مورد انتظار، یک نمونه پره توربین پوشش‌دهی شده با استفاده از دستگاه EBPVD به همراه دانش فنی ایجاد پوشش مورد نظر می‌باشد. این نمونه باید مطابق با استانداردهای تعیین شده از سوی شرکت تقاضادهنده بوده و تأییدیه‌های لازم را دریافت نماید.

تسهیم مالکیت فکری:

1. مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی در مجلات داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با هماهنگی و اخذ نظر کارفرما بلامانع می‌باشد.
2. مالکیت منافع مادی: با توجه به مدل کسب‌وکار شرکت متقاضی، منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری، قابلیت اشتراک بین متقاضی و مجری را با هماهنگی و اخذ نظر موافق کارفرما دارا می‌باشد. لازم است مدل پیشنهادی در پروپوزال ارسالی ارائه گردد.

نحوه پذیرش:

رقابتی است و از بین پروپوزال‌های دریافتی، موردی که شرایط زیر را داشته باشد، در اولویت خواهد بود.

1. ترکیب متخصصین تیم پیشنهادی مرتبط باشد.
2. افراد پیشنهاد شده، دارای سابقه پژوهشی و فنی در آن موضوع باشند.
3. زمان‌بندی، هزینه و شرح خدمات، متناسب و مرتبط با پژوهش مورد تقاضا باشد. (در این بخش، مجری می‌تواند برآورد اولیه خود را اعلام کند اما بدیهی است جزئیات اجرایی در ابتدای امر مشخص نیست و مجری و کارفرما با علم به این موضوع وارد این توافق خواهند شد)
4. تیم پیشنهاددهنده، زیرساخت انجام پژوهش اعم از آزمایشگاه و کارگاه را داشته باشند.
5. پروپوزال طبق فرمت پیشنهادی بنیاد، تهیه و ارسال شده باشد.

هزینه‌های قابل قبول

1. حق التحقیق نیروی انسانی
2. تست‌ها و آنالیزها
3. خدمات

حوزه‌های اولویت‌دار

• مهندسی / متالورژی / تولید مواد
• مهندسی / متالورژی / مواد پیشرفته

واجدین شرایط

• پژوهشگر اصلی تیم لازم است عضو هیئت علمی یکی از دانشگاه‌ها و مؤسسات آموزش عالی کشور باشد.
• از پروپوزال‌هایی که در قالب رساله دکتری و طرح پسادکتری تعریف شوند، حمایت فوق‌العاده می‌شود.
• پس از دریافت پروپوزال از طریق سامانه کایپر، ارزیابی انجام گرفته و در صورت کسب امتیاز بالا، تیم برگزیده جهت مذاکره با بنیاد و شرکت متقاضی دعوت خواهد شد.

فایل پیوست

(الزامات فنی طرح)

تاریخ فراخوان

کلیه افراد واجد شرایط تا ۱۵ بهمن فرصت دارند که پروپوزال خود را از طریق سامانه کایپر برای بنیاد ملی علم ایران ارسال نمایند.

مبلغ حمایت

پژوهش پیشنهاد شده تا سقف ۸۰ درصد، حداکثر ۲ میلیارد تومان، توسط بنیاد ملی علم ایران حمایت خواهد شد. بدیهی است که مابقی هزینه‌ها باید توسط شرکت متقاضی پژوهش تامین شود.

کارگروه مسئول

در صورت هرگونه سوال می‌توانید با کارگروه دانش‌بنیان با ایمیل: amini.m@insf.org و شماره تلفن ۰۲۱۸۲۱۶۱۱۲۱ تماس بگیرید.‌‌‌‌‌‌‌

جهت بارگذاری پروپوزال کلیک کنید.

علاقمندان می‌توانند اخبار و رویدادهای بنیاد ملی علم ایران را در شبکه‌های اجتماعی زیر دنبال کنند:

کانال بنیاد ملی علم ایران در بله: https://ble.ir/insf_pr
کانال بنیاد ملی علم ایران در تلگرام: https://t.me/insf_pr
صفحه بنیاد ملی علم ایران در اینستاگرام