Kaedah penyejukan logam cecair

Untuk memperbaiki kecerunan suhu secara lebih lanjut dalam pengerasan berarah, para penyelidik telah mengembangkan kaedah penyejukan logam cecair yang berasaskan kepada kaedah penyejukan pantas. Kaedah ini menggunakan logam cecair untuk menyejuk castigan, iaitu castigan yang dikeluarkan dicelupkan ke dalam logam cecair dengan kekonduksian termal tinggi, titik didih tinggi dan titik lebur rendah (Sn digunakan secara meluas) (lihat Rajah 1(b)) untuk meningkatkan kesan penyejukan. Kaedah penyejukan logam cecair boleh meningkatkan kadar penyejukan castigan dan kecerunan suhu pada antara muka pepejal-cair, sehingga 200 K/cm, dan boleh mengekalkan kecerunan suhu yang stabil, supaya proses kristalisasi adalah stabil, supaya jarak dendrit boleh dikurangkan secara ketara, dan kebarangkalian pelbagai jenis kecacatan pengerasan boleh dikurangkan. Walau bagaimanapun, kaedah penyejukan logam cecair juga ada beberapa keterhadan, seperti: peralatan yang diperlukan oleh kaedah ini adalah kompleks, dan tidak cukup mudah dalam operasi praktikal; Medium penyejuk Sn adalah unsur yang berbahaya, dan apabila castigan dicelupkan ke dalam logam cecair rendah seperti Sn, cecair Sn mudah menembus dan mencemari castigan. Dalam beberapa tahun terakhir, orang telah mengoptimumkan proses daripada aspek persiapan kulit, dan memperbaiki kelemahan proses penyejukan logam cecair, yang telah diterapkan kepada pengeluaran bilah turbin kristal tunggal untuk enjin penerbangan dan bilah turbin kristal tunggal saiz besar untuk turbin gas tanah.

Selain itu, kaedah baru untuk meningkatkan kecerunan suhu sentiasa dipelajari, seperti: Teknologi pepejalan arah penyejukan gas, teknologi pepejalan arah pembentukan terhad elektromagnetik, pepejalan arah pendinginan berlebihan (SDS), pepejalan pantas laser (LRM), teknologi pepejalan arah penyaman tempat tidur aliran, teknologi pepejalan dua dimensi (pepejalan dua hala, BDS), teknologi pepejalan arah cetakan kerak nipis. Walau bagaimanapun, teknologi-teknologi baru ini masih belum matang dan belum digunakan dalam pepejalan arah bilah turbin gas.

Kaedah penyaman semburan logam cecair

Untuk mengatasi masalah seperti pengecoran yang mungkin tercemar oleh penyejuk logam cecair dan kecacatan pengecoran yang mudah terbentuk melalui kaedah penyejukan logam cecair, kumpulan penyelidikan kami telah membangunkan teknologi pepejal arah penyejukan semburan logam cecair (LMSC) dan peralatan pepejal arah industri. Struktur dan objektif ketuh lantai pepejal arah LMSC ditunjukkan dalam Rajah 2. Teknologi LMSC adalah berdasarkan kepada teknologi LMC dari cara asal dengan membenamkan langsung kulit dan pengecoran ke dalam cecairan logam cecair untuk penyejukan, kepada penggunaan cecairan logam cecair untuk menyejuk kulit dan pengecoran melalui penyemban. Teknologi ini mempunyai ciri-ciri penyerakan haba yang kuat, penyejukan seragam dan penyejukan baik di antara kawasan pemanasan dan kawasan penyejukan. Teknologi LMSC tidak hanya menyimpan kelebihan penyejukan kuat teknologi LMC, tetapi juga menyelesaikan kelemahan teknologi LMC. Dengan kadar aliran cecairan logam yang boleh dikawal, bersamaan dengan penyesuaian kadar penarikan balik, kristal kolom atau kristal tunggal dengan struktur yang baik dan jarak dendrit lebih kecil dapat diperolehi, yang boleh mengurangkan atau bahkan mengelakkan pembentukan kecacatan pepejal dalam superaloi. Teknologi pepejal arah LMSC sangat penting bagi pembangunan dan pengeluaran industri superaloi.