Metoda hladjenja s tekočim kovinom

Da bi še bolj izboljšali temperaturno gradient v smernem zakrpevanju, so raziskovalci razvili metodo hladjenja z tekočim kovinom, ki je temeljila na hitrem hladitvenem postopku. Ta metoda uporablja tekočo kovino za hladenje odlitev, torej so odlitev, ki jih izvlečejo, pomaknili v tekočo kovino z visoko toplotovalno prevodnostjo, visoko točko varjenja in nizko točko taljenja (v glavnem se uporablja Sn) (glej sliko 1(b)), da povečajo hladilni učinek. Metoda hladjenja z tekočo kovino lahko poveča hitrost hladenja odlitev in temperaturni gradient na meji med pevnim in tekočim delom do 200 K/cm ter ohranja stabilen temperaturni gradient, kar omogoča stabilen kristalizacijski proces, zmanjša razmik med dendriti in zmanjša verjetnost različnih zakrpevalnih defektov. Vendar pa ima tudi metoda hladjenja z tekočo kovino nekatere omejitve, kot so: zahtevna oprema, ki jo metoda zahteva, ter premalo preprost praktični posredovanje; Hladilna sredina Sn je škodljiv element, in ko je odlitev namočena v nizkotalujoči kovini, kot je Sn, je Sn v tekočem stanju lahko prehajala in onesnažuje odlitev. V zadnjih letih so ljudje optimizirali postopek s strani priprave obleg, izboljšali slabosti metode hladjenja z tekočo kovino, kar je bilo uporabljeno za proizvodnjo enokristalnih turbinskih listov za letalske motorje in velikih enokristalnih turbinskih listov za zemeljske plinske turbine.

Poleg tega se stalno raziskujejo nove načine povečevanja temperaturega gradienta, kot so: Tehnologija smerne zraknjave z plinovim hlađenjem, elektromagnetna omejitev oblike smerne zraknjave, superhladna smerna zraknjava (SDS), laserjeva hitra zraknjava (LRM), tehnologija smerne zraknjave s fluidiziranim ložem, dvorazsežna tehnologija smerne zraknjave (dvorazsežna zraknjava, BDS), tehnologija smerne zraknjave tenkostenskega litja. Vendar so te nove tehnologije še neupekate, in niso bile uporabljene v smerni zraknjavi lopatic za plinske turbine.

Metoda povečanega hlačenja z sprejemom tekočega kovina

Da bi se premagali problemi, kot so onesnaženi odlivi z topim kovinskim hladičem in lahko oblikovanje pomanjkljivosti v odlivih s metodo toploga kovinskega hlajenja, je naš raziskovalni skupina razvila tehnologijo smerne zrnozave za hlajenje z topim kovinom (LMSC) ter razvila industrijsko opremo za smerno zrnozavo. Strukturni načrt in cilj LSMS smerne zrnozave so prikazani na Sliki 2. LSMS tehnologija temelji na LMC tehnologiji, ki je spremenila prvotni način neposrednega umetanja omota in odliva v toplo kovinsko tekočino za namen hlajenja v uporabo tekoče tople kovine za spritno hlajenje omota in odliva. Tehnologija ima lastnosti močnega oddajanja toplote, enakomernehlajenje in dobro izolacijo med izolacijsko in hladilno območjem. LSMS tehnologija ne le ohranja prednosti močnega hladjenja LMC tehnologije, ampak tudi reši nespoštne stranke LMC tehnologije. Zaradi nadzorljive hitrosti pretoka spritnega toploga kovina, skupaj z prilagoditvijo hitrosti izvlečka, je mogoče dobiti stebasti kristali ali enakrstalne strukture z manjšim razmikom med dendriti, kar lahko zmanjša ali celo izognemo oblikovanju zrnozavih pomanjkljivosti v superlegurah. LSMS smerna zrnozava je zelo pomembna za razvoj in industrijsko proizvodnjo superlegur.