Væskemetallige kølemetode

For at forbedre temperaturgradienten yderligere i rettet krydning udviklede forskerne en væskemetalkølingmetode baseret på den hurtige kølingsmetode. Denne metode bruger væske metal til at køle castinger, dvs. de trukne castinger drukkes i væske metal med høj varmeledningsevne, høj kogepunkt og lav smeltepunkt (Sn bruges i mainstream) (se figur 1(b)) for at forøge køleffekten. Væskemetalkølingmetoden kan forbedre kølehastigheden af castinger og temperaturgradienten af fast-væskesiden op til 200 K/cm, og kan vedblive med en stabil temperaturgradient, således at krystalliseringsprocessen er stabil, hvilket kan reducere dendritisk afstand betydeligt og mindske sandsynligheden for forskellige solidificeringsdefekter. Dog har væskemetalkølingmetoden også nogle begrænsninger, såsom: udstyr, der kræves af metoden, er komplekst, og det er ikke simpelt nok i praktisk drift; kølingsmedium Sn er et skadeligt element, og når castingen drukkes i lavsmelte metal som Sn, er Sn-liquid nemt at trænge ind og forurene castingen. I de senere år har mennesker optimeret processen fra aspekterne af skalforberedelse, og forbedret svaghederne ved væskemetalkølingsprocessen, hvilket har været anvendt til produktion af enkristalstråbøjler til flymotorer og store størrelsesenkristalstråbøjler til jordbaserede gas-turbiner.

Derudover udforskes der konstant nye måder at øge temperaturgradienten på, såsom: Gas kølet kast directional solidificeringsteknologi, elektromagnetisk begrænset formeringsretningssolidificeringsteknologi, overkøling directional solidificering (SDS), laser hurtig solidificering (LRM), fluidized bed quenching directional solidificeringsteknologi, to-dimensionel retningssolidificeringsteknologi (bidirectional solidification, BDS), tyndskal kast directional solidificeringsteknologi. Dog er disse nye teknologier stadig ikke modne og er endnu ikke blevet anvendt inden for retningssolidificering af gas turbineblader.

Væskemetalspray forstærket kølemetode

For at overvinde problemer som f.eks. at kastning kan blive forurenet af væske metal køler og at kastningsfejl let dannes ved metoden med væske metal køling, udviklede vores forskningsgruppe en teknologi til retlig fastgørelse ved sprøjtekjøling med væske metal (LMSC) og udviklede industrielt retlig fastgørelsesudstyr. Designstrukturen og formålet med LMSC-retlig fastgørelsesovn vises på figur 2. LMSC-teknologien bygger på LMC-teknologien, hvor den oprindelige metode var direkte at dyppe skallet og kastningen i væske metal for køling, til brugen af væske metal til sprøjtekjøling af skallet og kastningen. Teknologien har karakteristika som stærk varmeafledning, ensartet køling og god varmeisolering mellem isoleringsområdet og kølingsområdet. LMSC-teknologien beholder ikke blot fordelen ved stærk køleevne fra LMC-teknologien, men løser også de ulemper ved LMC-teknologien. På grund af den kontrollable strømrate af det sprøjtede væske metal, kombineret med justeringen af trækfarten, kan søjlekrystaller eller enkelte krystaller med god struktur og mindre dendritisk afstand opnås, hvilket kan reducere eller endog undgå dannelse af fastgøringsfejl i superalloy. LMSC-retlig fastgørelseteknologi er meget vigtig for udviklingen og den industrielle produktion af superalloy.