Listve plinske turbine: priprava usmerjenega zakrpevanja

Lopatica turbine je glavni komponenta vročega dela plinske turbine, raziskave in proizvodnja so pomemben odraz razvojnega obsega in tehnološkega ravnotežja industrije države. Pregledano je nedavno napredek pri raziskovanju tehnologije za pripravo lopatic plinske turbine. Na podlagi raziskav skupine so predstavljeni dosežki v področju smerne zrnozajčenosti lopatic plinske turbine ter so postavljeni namenski smerniki.

Tehnologija smerne zrnočenja se nanaša na tehnologijo, ki določi temperaturno gradient v določeni smeri s posiljeno pomočjo med procesom zrnočenja, tako da se zrnočenje izvaja v določeni smeri. V procesu zrnočenja kovina obstaja temperaturni gradient v določeni smeri med zrnočenim delom in nezrnočenim topkim snovi, kar povzroči, da se kovina zrnoči v smeri nasprotni odnosu toplote. S uporabo tehnologije smerne zrnočenja je mogoče dobiti stolpičasto ali enakrsko strukturo z določeno orientacijo, pripraviti lahko tudi list z stolpičastimi ali enakrskimi lastnostmi ter znatno izboljšati njegove lastnosti.

V koncu 1960. so Versnyder in sodelavci uporabili tehnologijo usmerjenega zrnovanja za proizvodnjo superlegur, ki je bolje nadzirala orientacijo zrn v zrnovalni strukturi, odstranila prečna meja zrn in znatno izboljšala mehanske lastnosti superlegur. Usmerjena tehnologija zrnovanja po desetletjih raziskav razvije metode, kot so termično prašina (EP), metoda snižanja moči (PD), metoda visoke hitrosti zrnovanja (HRS) in običajne tehnike kot so HRS [12] in hlađenje z tekočim kovinom (LMC). Trenutno sta metoda visoke hitrosti zrnovanja in metoda hlačenja z tekočo kovino široko uporabljani.

Metoda visoke hitrosti zrnljenja je metoda, s katero se odliti poskujejo premakniti v enem smeri počasi stran od visokotemperaturne oblasti, da se doseže enosmerna krystalizacija. Ta metoda izboljša problem, da se temperaturni gradient počasi zmanjšuje v procesu zrnljenja. Načelo metode visoke hitrosti zrnljenja je prikazano na Sliki 1(a). Na dnu peči je nameščen adiabaten pregrad, na katerem je odprt mali otvor, ki je malo večji od odlita. Vnotraj peči je ohranjana topota. Med procesom zrnljenja kovina se ogaonica počasi spušča navzdol, tako da del kovine, ki je izpostavljen zunaj, začne hladeti in zrnljati, medtem ko je kovinska tečnost, ki je še vedno v peči, v topli stanji, kar vzpostavi osni temperaturni gradient. Metoda visoke hitrosti zrnljenja omogoča visok in stabilen temperaturni gradient in hitrost hlajenja, s katerima se lahko dobi dolg stolpičasti kristal in jemna struktura, kar znatno izboljša mehanske lastnosti odlitov, vendar pa je temperaturni gradient tega postopka še vedno neprikladen, in med enosmernim zrnljenjem debelih in velikih odlitov se lahko še vedno pojavijo odlitne defektnosti, kot so pletave in onesnažbe.