Gasturbinsblader: forberedelse av rettningssolidifisering

Turbinbladet er den viktigste varmeende-komponenten i gassøylen, og dets utvikling og produksjon er en viktig refleksjon av en lands industrielle utviklingsmålestokk og teknologinivå. De siste forskningsresultatene innenfor teknologien for å lage gassøylerblader blir gjennomgått. Basert på forskning fra forskergruppen, blir det presentert forskningens fremgang innenfor feltet rettlinjet oppfrysing av gassøylerblader, og det foreslås en fokusretning.

Retningsavhengig konsolideringsteknologi refererer til en teknologi som etablerer en temperaturgradient i en bestemt retning ved tvungne midler under konsolideringsprosessen, slik at konsolideringen foregår langs en bestemt retning. Under konsolideringsprosessen av et metall finnes det en temperaturgradient i en spesifikk retning mellom den konsoliderede delen og den ikke-konsoliderede smeltet, noe som fører til at metallet konsolideres i den motsatte retningen til varmeledning. Ved å bruke retningsavhengig konsolideringsteknologi kan søyler eller enkeltkristaller med spesifikk orientering oppnås, og det er mulig å forberede søyle- eller enkeltkristallblader, og deres ytelse kan forbedres betydelig.

I senere 1960-årene brukte Versnyder et al. retningssolidifiserings-teknologien i produksjonen av superlegemer, noe som bedre kontrollerte kornorienteringen av solidifiseringsstrukturen, fjernet tversvis korngrenser og forbedret mekaniske egenskaper til superlegemene betraktelig. Etter åttiår med forskning innen retningssolidifisering, ble det utviklet eksotermisk pulver (EP) metode, strømnedgående (PD) metode, høyhastighetsolidifisering (HRS) metode, samt tradisjonelle teknikker som HRS [12] og avkjøling i flytende metall (LMC). I dag brukes høyhastighetsolidifiseringsmetoden og avkjøling i flytende metall metoden mye.

Metoden for høyfartssolidifisering er en metode for å gjøre at kastingene beveger seg i én retning gradvis unna den høytemperaturerte området for å oppnå enkeltrettingsolidifisering. Denne metoden forbedrer problemet med at temperaturgradienten avtar gradvis under solidifiseringsprosessen. Prinsippet for høyfartssolidifiseringsmetoden vises i figur 1(a). En adiabatisk skjerm plasseres nederst i ovnen, og et åpning litt større enn kastingen åpnes i skjermen. Innvendig i ovnen holdes det varmt. Under solidifiseringsprosessen for metall trekkes skallet sakte ned, slik at delen av metallen som blir eksponert utvendig begynner å kjøle og solidifisere, mens det smeltede metall som ligger i ovnen fortsatt er i en varm tilstand, dermed å opprette en aksial temperaturgradient. Metoden for høyfartssolidifisering har en høy og stabil temperaturgradient og kjøle rate, og kan oppnå lange kolonneskristaller og fin struktur, noe som betydelig forbedrer mekaniske egenskaper ved kastingene, men temperaturgradienten til denne metoden er fortsatt utilstrekkelig, og kastingsfeil som flett og forurensninger oppstår fortsatt lett under rettlinjet solidifisering av tykke og store kasting.