Gas turbine blade: forberedelse af rettet fastsættelse

Turbinbladet er den centrale varme komponent af gasturbinen, og dets forskning og udvikling samt produktion er en vigtig spejlbillede af en lands industriel udviklingsskala og teknologiske niveau. De seneste fremskridt inden for teknologien til fremstilling af gasturbiblade beskrives. På baggrund af forskningsgruppens arbejde introduceres de fremskridt, der er gjort inden for retningsbestemt fastsættelse af gasturbiblade, og der formuleres fokusretninger.

Retningsbestemt krydseteknologi henviser til en teknologi, der etablerer en temperaturgradient i en bestemt retning ved tvunget midler under krydningsprocessen, således at krydningen foregår langs en bestemt retning. Under krydningsprocessen af et metal findes der en temperaturgradient i en specifik retning mellem den krydste del og den ikke-krydste smeltedel, hvilket forårsager, at metallene krydser i den retning, der er modsat varmeledningen. Ved hjælp af retningsbestemt krydseteknologi kan søjleagtige eller enkeltkristaller med specifik orientering opnås, og søjleagtige eller enkeltkristallblader kan fremstilles, og deres ydeevne kan betydeligt forbedres.

I slutningen af 1960'erne anvendte Versnyder et al. retningsafhængig konsolideringsteknologi til produktionen af superlegeringer, hvilket bedre kontrollerede kornretningen i konsolideringsstrukturen, eliminerede de tværkorngrænser og betydeligt forbedrede mekaniske egenskaber ved superlegeringer. Retningsafhængig konsolideringsteknologi har efter årtier af forskning udviklet eksotermisk pulver (EP) metode, strømned (PD) metode, høj hastighedskonsolidering (PD) metode, konventionelle teknikker såsom HRS [12] og væske metal køling (LMC). I dag anvendes høj-hastighedskonsolideringsmetoderne og væske metal kølingsmetoder vidt.

Metoden med høj hastighedssolidificering er en metode til at få kastninger til at bevæge sig i én retning gradvist væk fra den højtempererede region for at opnå enkeltriningsolidificering. Denne metode forbedrer problemet med, at temperaturen gradvist aftager under solidificeringsprocessen. Principperne for metoden med høj hastighedssolidificering vises på figur 1(a). En adiabatisk skærmen er placeret nederst i ugen, og et hulligholdigt større end kastningen åbnes på skærmen. Indeni ugen holdes det varmt. Under metallets solidificeringsproces trækkes skallet langsomt nedad, således at den del af metallen, der bliver udsat for omgivelserne, begynder at køle og solidificere, mens smeltet metal, der befinder sig i ugen, stadig er i varme tilstand, hvilket opretter en aksetemperaturgradient. Metoden med høj hastighedssolidificering har en høj og stabil temperaturgradient og køle rate, og kan opnå lange kolonner af krystaller og fin struktur, hvilket betyder en stor forbedring af de mekaniske egenskaber ved kastninger, men temperaturen gradient for denne metode er stadig utilstrækkelig, og kastningsfejl som plettedannelse og forureninger forekommer stadig let under retningssolidificering af tykke og store kastninger.