Metóda chladenia kapalným kovom

Aby sa ďalej vylepšil teplotný gradient pri smerovanej krystalizácii, výskumnici vyvinuli metódu chlodenia kapalným kovom založenú na rýchlej metóde chlodenia. Táto metóda používa kapalný kov na ochladzovanie lisoviek, teda vyextrahované lisovky sú imerzované do kapalného kovu s vysokou tepelnou vodivosťou, vysokým varovým bodom a nízkym mieracím bodom (v hlavnom toku sa používa olovo) (pozri obrázok 1(b)), aby sa zvýšil chladoborný účinok. Metóda chlodenia kapalným kovom môže zlepšiť rýchlosť ochladzovania lisoviek a teplotný gradient na rozhraní pevná-tekutá fáza až na 200 K/cm, a môže udržiavať stabilný teplotný gradient, čo stabilizuje krystalizačný proces, takže môže byť významne znížene dendritické odstupenie a pravdepodobnosť rôznych krystalizačných defektov. Avšak metóda chlodenia kapalným kovom má aj isté obmedzenia, ako sú: zložitosť vybavenia potrebného pre túto metódu a nie je jednoduchá na praktické použitie; chladicí prostriedok olovo je škodlivý prvok, a keď je lisovka imerzovaná do nízkomieracieho kovu ako je olovo, je ľahké, aby sa kapalné olovo prosáklo a kontaminovalo lisovku. V posledných rokoch ľudia optimalizovali proces z hľadiska prípravy obalu a zlepšili nedostatky metódy chlodenia kapalným kovom, ktorá sa už uplatňuje pri výrobe jednokrystalinových turbínových lopatiek leteckých motora a veľkomerových jednokrystalinových turbínových lopatiek plynových motora na zemi.

Navíc sa neustále vyšetrovajú nové spôsoby zvyšovania teplotného gradientu, ako sú: Technológia plynovo chladiacej smerovej krystalizácie, technológia smerovej krystalizácie s elektromagnetickým obmedzením tvorby, superchladná smerová krystalizácia (SDS), laserová rýchla krystalizácia (LRM), technológia smerovej krystalizácie pri chladení v fluidizovanom ložisku, technológia dvojrozmerného smerového zpevňovania (dvojsmerová krystalizácia, BDS), technológia smerovej krystalizácie tenkostenného lisovania. Avšak tieto nové technológie sú stále nedozreté a ešte neboli uplatnené pri smerovej krystalizácii lopaťok plynových turbín.

Metóda zvyšovania chladenia sprejem tekutého kovu

Aby sa riešili problémy, ako je kontaminácia odlievania kapalným kovovým chladivom a ľahko vznikajúce defekty odlievania pomocou metódy chlodenia kapalným kovom, naše výskumné skupina vyvinula technológiu smerového zpevnenia (LMSC) s prísmykovým chlodením kapalným kovom a vyvinula priemyselné zariadenie na smerové zpevnenie. Konštrukčný návrh a účel peči LMSC pre smerové zpevnenie sú znázornené na obrázku 2. Technológia LMSC je založená na technológii LMC, pri ktorej sa pôvodne odlievanie a koruna priamo namočia do kapalného kovu na chlodenie, kým teraz sa používa sprašovanie kapalného kovu na chlodenie koruny a odlievania. Táto technológia má vlastnosti intenzívneho odoberania tepla, rovnomerného chlodenia a dobrého tepelného izolovania medzi izolačnou zónou a chladnou zónou. Technológia LMSC ne len zachováva výhody silného chladenia technológie LMC, ale tiež vyrieši nedostatky technológie LMC. Vďaka regulovateľnej rýchlosti sprašovania kapalného kovu, kombinovanej s prispôsobením rýchlosti odťahovania, je možné dosiahnuť slúpčité krystaly alebo jednotlivé krystály s lepšou štruktúrou a menším priestorom medzi vetveniami, čo môže znížiť alebo dokonca úplne vyhnúť vzniku zpevňovacích defektov v superalohiách. Technológia smerového zpevnenia LMSC je veľmi dôležitá pre vývoj a priemyselnú výrobu superalohií.