להב הטורבינה הוא מרכיב הליבה החם של טורבינת גז, המחקר והפיתוח והייצור שלו הם שיקוף חשוב של קנה המידה הפיתוח והרמה הטכנית של התעשייה של המדינה. התקדמות המחקר האחרונה של טכנולוגיית הכנת להבי טורבינת גז נסקרת. בהתבסס על המחקר של קבוצת המחקר, מוצגת ההתקדמות המחקרית בתחום מיצוק כיווני של להבי טורבינת גז, ומוצגת כיוון המיקוד.
1 טכנולוגיית מיצוק כיווני
טכנולוגיית התמצקות כיוונית מתייחסת לטכנולוגיה הקובעת שיפוע טמפרטורה בכיוון מסוים באמצעים מאולצים במהלך תהליך ההתמצקות, כך שההתמצקות ממשיכה בכיוון מסוים. בתהליך ההתמצקות של מתכת קיים שיפוע טמפרטורה בכיוון מסוים בין החלק המוצק לבין ההיתוך הלא מוצק, הגורם למתכת להתמצק בכיוון המנוגד להולכת החום. על ידי שימוש בטכנולוגיית התמצקות כיוונית, ניתן להשיג עמודים או גבישים בודדים בעלי אוריינטציה ספציפית, להכין את להב העמודים או הגביש היחיד ולשפר משמעותית את ביצועיו.
בסוף שנות ה-1960, Versnyder et al. מיישמת טכנולוגיית התמצקות כיוונית לייצור סגסוגות-על, אשר שלטה טוב יותר את כיוון התבואה של מבנה ההתמצקות, ביטלה את גבולות הגרגרים הרוחביים ושיפרה מאוד את התכונות המכניות של סגסוגות-על. טכנולוגיית התמצקות כיוונית לאחר עשרות שנים של מחקר, פיתחה שיטת אבקה אקזותרמית (EP), שיטת הפחתה (PD), שיטת מיצוק בקצב גבוה (PD), טכניקות קונבנציונליות כגון HRS [12] וקירור מתכת נוזלית (LMC). כיום, שיטת ההתמצקות המהירה ושיטת קירור המתכת הנוזלית נמצאים בשימוש נרחב.
1.1 שיטת מיצוק במהירות גבוהה
שיטת מיצוק במהירות גבוהה היא שיטה לגרום ליציקות לנוע בכיוון אחד בהדרגה מאזור הטמפרטורה הגבוהה כדי להשיג התמצקות בכיוון אחד. שיטה זו משפרת את הבעיה ששיפוע הטמפרטורה יורד בהדרגה בתהליך ההתמצקות. העיקרון של שיטת מיצוק במהירות גבוהה מוצג באיור 1(א). בפלטה אדיאבטית ממוקמת בתחתית הכבשן, ופה גדול מעט יותר מהיציקה נפתח על הבפלה. פנים התנור נשמר מחומם. במהלך תהליך ההתמצקות של המתכת, הקליפה נמשכת לאט כלפי מטה, כך שחלק המתכת החשוף כלפי חוץ מתחיל להתקרר ולהתמצק, בעוד התכת המתכת שנמצאת בכבשן עדיין במצב מחומם, וכך נוצרת שיפוע טמפרטורה צירי. לשיטת ההתמצקות המהירה יש שיפוע טמפרטורה וקצב קירור גבוהים ויציבים, והיא יכולה לקבל גביש עמודי ארוך ומבנה עדין, ובכך לשפר מאוד את התכונות המכניות של היציקות, אך שיפוע הטמפרטורה של השיטה עדיין אינו מספיק, וכן פגמי יציקה כגון נמשים וזיהומים עדיין נוטים להתרחש במהלך התמצקות כיוונית של יציקות עבות וגדולות.