Метод за охлаждане с течен метал България

За да подобрят допълнително температурния градиент при насочено втвърдяване, изследователите разработиха метод за охлаждане с течен метал, базиран на метода за бързо охлаждане. Този метод използва течен метал за охлаждане на отливки, т.е. извлечените отливки се потапят в течен метал с висока топлопроводимост, висока точка на кипене и ниска точка на топене (Sn се използва в основния поток) (виж Фигура 1(b)), за да се увеличи охлаждащия ефект. Методът за охлаждане с течен метал може да подобри скоростта на охлаждане на отливките и температурния градиент на интерфейса твърдо-течно до 200 K/cm и може да поддържа стабилен температурен градиент, така че процесът на кристализация да е стабилен, така че разстоянието между дендритите може да бъде значително намалена и вероятността от различни дефекти на втвърдяване може да бъде намалена. Методът за охлаждане с течен метал обаче има и някои ограничения, като например: оборудването, изисквано от метода, е сложно и не е достатъчно просто при практическа работа; Охлаждащата среда Sn е вреден елемент и когато отливката е потопена в метал с ниска топимост като Sn, течността Sn лесно прониква и замърсява отливката. През последните години хората са оптимизирали процеса от аспектите на подготовката на черупката и са подобрили недостатъците на процеса на охлаждане с течен метал, който е бил приложен за производството на монокристални турбинни лопатки за авиационни двигатели и големи монокристални турбинни лопатки за земя газови турбини.

Освен това непрекъснато се изследват нови начини за увеличаване на температурния градиент, като например: технология за насочено втвърдяване на отливки с газово охлаждане, технология за насочено втвърдяване с електромагнитно ограничено формоване, насочено втвърдяване с преохлаждане, SDS), лазерно бързо втвърдяване (LRM), насочено охлаждане в кипящ слой технология за втвърдяване, технология за двумерно насочено втвърдяване (двупосочно втвърдяване, БДС), технология за насочено втвърдяване при леене на тънки черупки. Въпреки това, тези нови технологии са все още незрели и не са били прилагани при насочено втвърдяване на лопатки на газови турбини.

Усъвършенстван метод за охлаждане със спрей от течен метал

За да се преодолеят проблемите, като отливката може да бъде замърсена от охлаждащата течност от течен метал и дефектите на отливката, лесно образувани чрез метода на охлаждане с течен метал, нашата изследователска група разработи технология за насочено втвърдяване с охлаждане с течен метал (LMSC) и разработи индустриално оборудване за насочено втвърдяване. Проектната структура и обектът на пещта за насочено втвърдяване LMSC са показани на Фигура 2. Технологията LMSC се основава на LMC технологията от оригиналния начин за директно потапяне на черупката и отливане в течност от течен метал за охлаждане, до използването на течност от течен метал за охлаждане със спрей от черупки и отливки. Технологията има характеристиките на силно разсейване на топлината, равномерно охлаждане и добра топлоизолация между зоната на изолация и зоната на охлаждане. LMSC технологията не само запазва предимствата на силния охлаждащ капацитет на LMC технологията, но също така решава недостатъците на LMC технологията. Благодарение на контролируемата скорост на потока на разпръскваната течна метална течност, комбинирана с регулиране на скоростта на изтегляне, могат да се получат колонни кристали или единични кристали с добра структура и по-малко разстояние между дендритите, което може да намали или дори да избегне образуването на дефекти на втвърдяване в свръхсплав. Технологията за насочено втвърдяване на LMSC е много важна за разработването и промишленото производство на суперсплави.