Folyékony fém hűtési módszer

A helyi szilárdításban fellőlő hőmérsékleti gradiens további javítása érdekében a kutatók egy gyors hűtési módszert alkalmazó fémhányadosú hűtési módszert fejlesztettek ki. Ez a módszer fémhányadost használ arra, hogy hűzza a formázatokat, azaz a kihúzott formázatokat megmeredekítik magas hővezetékes, magas forradékpontú és alacsony smeltpontú fémhányadosba (a főállományban Sn-t használnak) (lásd ábrát 1(b)), amely növeli a hűtési hatást. A fémhányadosú hűtési módszer növelheti a formázatok hűtési sebességét és a folyékony-szilárd felület hőmérsékleti gradiensét, maximum 200 K/cm-ig, és stabil hőmérsékleti gradienset tud fenntartani, így a krystallizációs folyamat stabil marad, ami jelentősen csökkenti a dendrita távolságát és a különféle szilárdítási hiányosságok valószínűségét. Azonban a fémhányadosú hűtési módszernek vannak bizonyos korlátozói, például: a módszerhez szükséges berendezés bonyolult, és nem egyszerű elég gyakorlatilag; A hűtő anyag, Sn, káros elem, és amikor a formázatot alacsony smeltpontú fémben, például Sn-ben meredékelik, könnyen befut és megterhelheti a formázatot. Az elmúlt években az emberek a folyamatot optimalizálták a kéreg előkészítésének aspektusaiból, és javították a fémhányadosú hűtési folyamat hiányosságait, amely már alkalmazásra került az egyenes kristályturbina-lapok gyártásában repülőgép motorokhoz és nagy méretű egyenes kristályturbina-lapok gyártásában földalatti gázgenerátorokhoz.

Emellett folyamatosan kutatás alatt állnak az új hőmérsékleti gradiens növelésére irányuló módszerek, például: Gáz hűtött ömlesztéses irányított konzolódás technológia, elektromosan korlátozott formázású irányított konzolódás technológia, túlhűtéses irányított konzolódás (SDS), laser gyors konzolódás (LRM), fluidizált ágy hűtéses irányított konzolódás technológia, két dimenziós irányított konzolódás technológia (kétirányú konzolódás, BDS), vékony burkolat ömlesztéses irányított konzolódás technológia. Azonban ezek az új technológiák még nem fejlődtek el teljesen, és nem alkalmazták az égőgép varrógépek irányított konzolódásában.

Fémös spritálási hűtési módszer

A fémhajtásos lefúvó miatt és a fémhajtásos hűtés módszere miatt könnyen keletkező gátolási hiányosságok problémájának megoldása érdekében kutatócsoportunk fejlesztette ki a fémhajtásos sprájt-hűtést (LMSC) irányított megszilárdulási technológiát, valamint ipari irányított megszilárdulási berendezést. Az LMSC irányított megszilárdulási sík kialakításának és céljának ábrája látható a 2. ábrán. Az LMSC technológia az eredeti LMC technológiából ered, amely közvetlenül merülte be a kéreg- és öntési részeket a fémhajtásos folyadékba hűtésre, most pedig a fémhajtásos folyadékot használjuk a kéreg és az öntés sprájt-hűtésére. A technológia olyan jellemzőket mutat, mint a hatékony hőelvitel, egyenletes hűtés és jó hőizoláció az izolációs és hűtési zónák között. Az LMSC technológia nemcsak megőrzi az LMC technológia gyors hűtési képességének előnyeit, hanem megoldja az LMC technológia hátrányait is. A fémhajtásos folyadék áramlási sebességének szabályozhatóságával, kombinálva a visszavonási sebesség módosításával, szerkezetileg jó oszlop kristalleket vagy egyetlen kristályt kapunk kisebb dendritikus távolsággal, amelyek csökkenthetik vagy akár elkerülhetik a szuperalloyokban a megszilárdulási hiányosságok kialakulását. Az LMSC irányított megszilárdulási technológia rendkívül fontos a szuperalloyok fejlesztése és ipari termelése szempontjából.