Gasturbinevinger: forberedelse af retningsbestemt størkning Danmark

Turbinevinge er kernen i gasturbinens varme ende, dens forskning og udvikling og fremstilling er en vigtig afspejling af udviklingsskalaen og det tekniske niveau for et lands industri. De seneste forskningsfremskridt inden for gasturbinebladsforberedelsesteknologi er gennemgået. På baggrund af forskningsgruppens forskning introduceres forskningsfremskridtet inden for retningsbestemt størkning af gasturbinevinger, og fokusretningen fremlægges.

Retningsbestemt størkningsteknologi refererer til en teknologi, der etablerer en temperaturgradient i en bestemt retning ved hjælp af forcerede midler under størkningsprocessen, således at størkningen fortsætter i en bestemt retning. I størkningsprocessen af ​​et metal er der en temperaturgradient i en bestemt retning mellem den størknede del og den ikke-størknede smelte, som får metallet til at størkne i den modsatte retning af varmeledningen. Ved at bruge retningsbestemt størkningsteknologi kan søjleformet eller enkelt krystal med specifik orientering opnås, og det søjleformede eller enkeltkrystalblad kan fremstilles, og dets ydeevne kan forbedres væsentligt.

I slutningen af ​​1960'erne skrev Versnyder et al. anvendt retningsbestemt størkningsteknologi til produktion af superlegeringer, som bedre kontrollerede kornorienteringen af ​​størkningsstrukturen, eliminerede de tværgående korngrænser og i høj grad forbedrede de mekaniske egenskaber af superlegeringer. Retningsbestemt størkningsteknologi efter årtiers forskning, udviklet eksotermisk pulver (EP) metode, power down (PD) metode, high rate solidification (PD) metode, konventionelle teknikker såsom HRS [12] og flydende metal køling (LMC). På nuværende tidspunkt er højhastighedsstørkningsmetoden og flydende metalkølemetoden meget udbredt.

Højhastighedsstørkningsmetode er en metode til at få støbegods til at bevæge sig i én retning gradvist væk fra højtemperaturområdet for at opnå størkning i én retning. Denne metode forbedrer problemet med, at temperaturgradienten falder gradvist i størkningsprocessen. Princippet for højhastighedsstørkningsmetoden er vist i figur 1(a). En adiabatisk baffel sættes i bunden af ​​ovnen, og en mund, der er lidt større end støbningen, åbnes på baflen. Det indre af ovnen holdes opvarmet. Under metallets størkningsproces trækkes skallen langsomt ned, så den del af metallet, der er udsat for ydersiden, begynder at afkøle og størkne, mens metalsmelten, der befinder sig i ovnen, stadig er i en opvarmet tilstand, hvorved der etableres en aksial temperaturgradient. Højhastighedsstørkningsmetoden har en høj og stabil temperaturgradient og afkølingshastighed og kan opnå en lang søjleformet krystal og en fin struktur, hvilket i høj grad forbedrer de mekaniske egenskaber af støbegodset, men metodens temperaturgradient er stadig utilstrækkelig, og støbedefekter såsom fregner og urenheder er stadig tilbøjelige til at opstå under retningsbestemt størkning af tykke og store støbegods.