Pale di turbina a gas: preparazione della solidificazione direzionale Italia

La pala della turbina è il componente principale dell'estremità calda della turbina a gas, la sua ricerca, sviluppo e produzione sono un importante riflesso della scala di sviluppo e del livello tecnico dell'industria di un paese. Viene esaminato il recente progresso della ricerca sulla tecnologia di preparazione delle pale della turbina a gas. Sulla base della ricerca del gruppo di ricerca, viene introdotto il progresso della ricerca nel campo della solidificazione direzionale delle pale della turbina a gas e viene proposta la direzione di messa a fuoco.

La tecnologia di solidificazione direzionale si riferisce a una tecnologia che stabilisce un gradiente di temperatura in una certa direzione mediante mezzi forzati durante il processo di solidificazione, in modo che la solidificazione proceda lungo una certa direzione. Nel processo di solidificazione di un metallo, c'è un gradiente di temperatura in una direzione specifica tra la parte solidificata e la fusione non solidificata, che fa sì che il metallo si solidifichi nella direzione opposta alla conduzione del calore. Utilizzando la tecnologia di solidificazione direzionale, è possibile ottenere cristalli colonnari o monocristallini con orientamento specifico e preparare la lama colonnare o monocristallina, e le sue prestazioni possono essere notevolmente migliorate.

Verso la fine degli anni '1960, Versnyder et al. hanno applicato la tecnologia di solidificazione direzionale alla produzione di superleghe, che ha controllato meglio l'orientamento dei grani della struttura di solidificazione, eliminato i confini trasversali dei grani e migliorato notevolmente le proprietà meccaniche delle superleghe. La tecnologia di solidificazione direzionale dopo decenni di ricerca ha sviluppato il metodo della polvere esotermica (EP), il metodo di spegnimento (PD), il metodo di solidificazione ad alta velocità (PD), tecniche convenzionali come HRS [12] e raffreddamento del metallo liquido (LMC). Attualmente, il metodo di solidificazione ad alta velocità e il metodo di raffreddamento del metallo liquido sono ampiamente utilizzati.

Il metodo di solidificazione ad alta velocità è un metodo per far muovere gradualmente i getti in una direzione, allontanandoli dalla regione ad alta temperatura, per ottenere una solidificazione unidirezionale. Questo metodo migliora il problema per cui il gradiente di temperatura diminuisce gradualmente nel processo di solidificazione. Il principio del metodo di solidificazione ad alta velocità è illustrato nella Figura 1(a). Un deflettore adiabatico è posizionato sul fondo del forno e una bocca leggermente più grande del getto è aperta sul deflettore. L'interno del forno è mantenuto caldo. Durante il processo di solidificazione del metallo, il guscio viene lentamente tirato verso il basso, in modo che la parte del metallo esposta all'esterno inizi a raffreddarsi e solidificarsi, mentre il metallo fuso situato nel forno è ancora in uno stato riscaldato, stabilendo così un gradiente di temperatura assiale. Il metodo di solidificazione ad alta velocità ha un gradiente di temperatura e una velocità di raffreddamento elevati e stabili e può ottenere un lungo cristallo colonnare e una struttura fine, migliorando così notevolmente le proprietà meccaniche delle fusioni, ma il gradiente di temperatura del metodo è ancora insufficiente e difetti di fusione come lentiggini e impurità sono ancora inclini a verificarsi durante la solidificazione direzionale di fusioni spesse e grandi.