Ümberkristallimise kuumtöötlustehnoloogia

3D-prinditud supersulamist õhuke varras tõmmatakse veevannist ja lastakse läbi induktsioonmähise, kus see kuumutatakse temperatuurini, mis muudab selle mikrostruktuuri, muutes materjali elastsemaks.

Gaasiturbiini labad valmistatakse tavaliselt traditsiooniliste valuprotsesside abil. Tootjad valavad sulametalli keerulistesse vormidesse, võimaldades sellel suunaga tahkuda, seejärel kasutavad lõplike metallosade viimistlemiseks mitmesuguseid töötlustööriistu. Terad peavad olema võimelised pöörlema ​​suurel kiirusel äärmiselt kuumades gaasides, et toota elektrijaamades elektrit ja anda reaktiivmootoritele tõukejõudu.

Siiski on kasvav huvi turbiinilabade valmistamise vastu 3D-printimise teel – meetod, mis on keskkonna- ja kulutõhus ning võimaldab tootjatel toota keerukamaid ja energiasäästlikumaid labade geomeetriaid. Kahjuks tuleb ületada suur takistus: hiilida.

Roomamine on metallide kalduvus püsivalt deformeeruda püsiva mehaanilise pinge ja kõrgendatud temperatuuride mõjul. Varasemad uuringud on leidnud, et 3D-printimise protsess toodab peeneid osakesi, mille suurus ulatub kümnetest kuni sadade mikroniteni. Kuigi see mikrostruktuur on palja silmaga vaevu nähtav, on see roomamisele eriti vastuvõtlik.

"Praktilises mõttes tähendab see, et gaasiturbiinidel on lühem kasutusiga või need on vähem kütusesäästlikud," selgitab MIT-i Boeingi aeronautika ja astronautika karjääriarenduse professor Zachary Cordero.

Selle probleemi lahendamiseks leidsid Cordero ja kolleegid viisi, kuidas 3D-prinditud sulamite struktuuri parandada, lisades uue kuumtöötlusetapi. See meetod muudab trükitud materjali peened terad suuremateks "kolonnikujulisteks" teradeks, tugevamaks mikrostruktuuriks, mis minimeerib materjali roomamist. Teravilja "sambad" on joondatud maksimaalse pinge teljega.

Uue uuringu autorid väidavad, et uus kuumtöötlusmeetod võib muuta gaasiturbiini labade tööstusliku 3D-printimise.

Cordero ütles: "Lähitulevikus eeldame, et gaasiturbiinide tootjad prindivad oma labad ja labad suurtes lisandite tootmistehastes ning seejärel töötlevad neid meie kuumtöötlusega. 3D-printimine võimaldab uusi jahutusarhitektuure, mis parandavad turbiini soojuslikku efektiivsust. turbiin, mis toodab sama palju elektrit, põletades samal ajal vähem kütust ja eraldades lõpuks vähem süsinikdioksiidi."

Suunatud ümberkristallimise seadistus. Eemaldage proov jahutusvedelikust läbi kuuma tsooni. Järsk termiline gradient kuuma tsooni ees säilitab kõrge dislokatsioonitiheduse, mis viib ümberkristallimise frondini.

​