Vloeibaar metaal koelmethode

Om de temperatuursgradiënt in richtingvaststelling verder te verbeteren, ontwikkelden de onderzoekers een vloeibare metaalkoelingmethode gebaseerd op de snelkoelmethode. Deze methode gebruikt vloeibaar metaal om gietingen af te koelen, dat wil zeggen dat de uitgehaalde gietingen worden ondergedompeld in vloeibaar metaal met hoge thermische geleiheid, hoge kookpunt en laag smeltpunt (Sn wordt in de mainstream gebruikt) (zie figuur 1(b)) om het koelingseffect te vergroten. De vloeibare metaalkoelingmethode kan de koelsnelheid van gietingen en de temperatuursgradiënt van het vast-vloeistofinterface verbeteren, tot 200 K/cm, en een stabiele temperatuursgradiënt handhaven, zodat het kristalliseringsproces stabiel is, waardoor de dendrietafstand aanzienlijk kan worden verkleind en de kans op verschillende vormingstekorten kan worden verminderd. De vloeibare metaalkoelingmethode heeft echter ook enkele beperkingen, zoals: de apparatuur die door de methode wordt vereist is complex, en het is niet eenvoudig genoeg in praktische operatie; Het koelmiddel Sn is een schadelijk element, en wanneer de gieting wordt ondergedompeld in laagsmeltend metaal zoals Sn, is Sn-vloeistof gemakkelijk doordringbaar en kan de gieting vervuilen. In de recente jaren hebben mensen het proces geoptimaliseerd vanuit de aspecten van schelpbereiding, en de tekortkomingen van de vloeibare metaalkoelingmethode verbeterd, wat al is toegepast op de productie van enkelkristal turbinebladen voor vliegtuigmotoren en grote enkelkristal turbinebladen voor grondgas turbines.

Daarnaast worden er voortdurend nieuwe manieren onderzocht om het temperatuurgradiënt te verhogen, zoals: Gasgekoelde casting richtvastigings technologie, elektromagnetisch beperkte vormrichtvastigings technologie, overkoeling richtvastiging (SDS), laser snelle vastiging (LRM), fluidized bed koelen richtvastigings technologie, tweedimensionale richtvastigings technologie (bidirectionele vastiging, BDS), dunne schil casting richtvastigings technologie. Toch zijn deze nieuwe technologieën nog onvolwassen en zijn ze nog niet toegepast in de richtvastiging van gasturbinebladen.

Vloeibaar metaal spuitversterkte koelmethode

Om problemen zoals verontreiniging van de gietvorm door vloeibare metaalkoeling en gemakkelijk vormende gietfouten bij de methode van vloeibare metaalkoeling te overwinnen, heeft ons onderzoeksteam de technologie voor richtvaststelling met spraykoeling van vloeibaar metaal (LMSC) ontwikkeld, en industriële apparatuur voor richtvaststelling ontwikkeld. De ontwerpsstructuur en het doel van de LMSC-richtvaststellingsoven zijn weergegeven in Figuur 2. De LMSC-technologie is gebaseerd op de LMC-technologie, waarbij de oorspronkelijke manier van rechtstekelijk dompelen van de schelp en de gietvorm in vloeibaar metaal voor koeling wordt vervangen door het gebruik van vloeibaar metaal voor spraykoeling van de schelp en de gietvorm. De technologie heeft de kenmerken van sterke warmteafscheiding, uniforme koeling en goede thermische isolatie tussen de isolatieregió en de koelregio. De LMSC-technologie behoudt niet alleen de voordelen van sterke koelcapaciteit van de LMC-technologie, maar lost ook de nadelen van de LMC-technologie op. Door de regelbare stroomsnelheid van het gespoten vloeibare metaal, in combinatie met aanpassing van de terugtrekkingssnelheid, kunnen kolomvormige kristallen of mono-kristallen met een goede structuur en kleinere dendrietafstand worden verkregen, wat de vorming van vaststellingstekorten in superlegers kan verminderen of zelfs vermijden. De LMSC-richtvaststellingstechnologie is van groot belang voor de ontwikkeling en industriële productie van superlegers.