Uudelleenkiteytyslämpökäsittelytekniikka

Ohut 3D-painetun superseoksen sauva vedetään vesihauteesta ja viedään induktiokäämin läpi, jossa se kuumennetaan lämpötilaan, joka muuttaa sen mikrorakennetta, jolloin materiaalista tulee joustavampi.

Kaasuturbiinien siivet valmistetaan yleensä perinteisillä valumenetelmillä. Valmistajat kaatavat sulaa metallia monimutkaisiin muotteihin, jolloin se jähmettyy suunnattuna, ja käyttävät sitten erilaisia ​​työstötyökaluja lopullisten metalliosien viimeistelyyn. Terien on kyettävä pyörimään suurilla nopeuksilla erittäin kuumissa kaasuissa sähkön tuottamiseksi voimalaitoksissa ja työntövoiman antamiseksi suihkumoottoreille.

Kiinnostus turbiinien siipien valmistukseen kuitenkin kasvaa 3D-tulostuksen avulla, joka on ympäristö- ja kustannustehokas menetelmä, jonka avulla valmistajat voivat tuottaa monimutkaisempia ja energiatehokkaampia siipien geometrioita. Valitettavasti on voitettava suuri este: hiipiminen.

Viruminen on metallien taipumus muuttaa pysyvästi muotoaan jatkuvassa mekaanisessa rasituksessa ja korkeissa lämpötiloissa. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että 3D-tulostusprosessi tuottaa hienoja hiukkasia, joiden koko vaihtelee kymmenistä satoihin mikroneihin. Vaikka tämä mikrorakenne on tuskin nähtävissä paljaalla silmällä, se on erityisen herkkä virumiselle.

"Käytännössä tämä tarkoittaa, että kaasuturbiinien käyttöikä on lyhyempi tai ne ovat vähemmän polttoainetehokkaita", selittää Zachary Cordero, Boeingin ilmailun ja astronautiikan urakehitysprofessori MIT:stä.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi Cordero ja kollegat löysivät tavan parantaa 3D-tulostettujen metalliseosten rakennetta lisäämällä uusi lämpökäsittelyvaihe. Tämä menetelmä muuttaa painetun materiaalin hienot rakeet suuremmiksi "pylväsmäisiksi" rakeiksi, vahvemmaksi mikrorakenteeksi, joka minimoi materiaalin virumisen. Vilja "pilarit" on kohdistettu maksimijännityksen akseliin.

Uuden tutkimuksen kirjoittajat väittävät, että uusi lämpökäsittelymenetelmä voisi mullistaa kaasuturbiinien siipien teollisen 3D-tulostuksen.

Cordero sanoi: "Odotamme lähitulevaisuudessa kaasuturbiinien valmistajien tulostavan siivet ja siivet suurissa lisäaineiden valmistuslaitoksissa ja sitten jälkiprosessoivan ne lämpökäsittelyllämme. 3D-tulostus mahdollistaa uusia jäähdytysarkkitehtuureja, jotka parantavat turbiinien lämpötehokkuutta. turbiini, mikä tuottaa saman määrän sähköä samalla kun polttaa vähemmän polttoainetta ja päästää lopulta vähemmän hiilidioksidia."

Suunnattu uudelleenkiteytysasetus. Poista näyte jäähdytysnesteestä kuuman alueen kautta. Jyrkkä lämpögradientti kuuman alueen edessä ylläpitää korkeaa dislokaatiotiheyttä, mikä johtaa uudelleenkiteytysrintamaan.

​