Phương pháp làm mát kim loại lỏng Việt Nam

Để cải thiện hơn nữa độ dốc nhiệt độ trong quá trình đông đặc theo hướng, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp làm mát kim loại lỏng dựa trên phương pháp làm mát nhanh. Phương pháp này sử dụng kim loại lỏng để làm mát vật đúc, nghĩa là vật đúc được chiết xuất được nhúng trong kim loại lỏng có độ dẫn nhiệt cao, điểm sôi cao và điểm nóng chảy thấp (Sn được sử dụng trong dòng chính) (xem Hình 1(b)) để tăng hiệu quả làm mát. Phương pháp làm mát kim loại lỏng có thể cải thiện tốc độ làm mát của vật đúc và độ dốc nhiệt độ của giao diện rắn-lỏng, lên đến 200 K/cm và có thể duy trì độ dốc nhiệt độ ổn định, do đó quá trình kết tinh ổn định, do đó khoảng cách giữa các nhánh cây có thể giảm đáng kể và khả năng xảy ra các khuyết tật đông đặc khác nhau có thể giảm. Tuy nhiên, phương pháp làm mát kim loại lỏng cũng có một số hạn chế, chẳng hạn như: thiết bị mà phương pháp yêu cầu phức tạp và không đủ đơn giản trong vận hành thực tế; Môi trường làm mát Sn là một nguyên tố có hại và khi vật đúc được ngâm trong kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp như Sn, chất lỏng Sn dễ xâm nhập và làm ô nhiễm vật đúc. Trong những năm gần đây, người ta đã tối ưu hóa quy trình từ khía cạnh chuẩn bị vỏ và cải thiện những thiếu sót của quy trình làm mát kim loại lỏng, được ứng dụng vào sản xuất cánh tuabin đơn tinh thể cho động cơ máy bay và cánh tuabin đơn tinh thể kích thước lớn cho tuabin khí mặt đất.

Ngoài ra, những cách mới để tăng độ dốc nhiệt độ liên tục được khám phá, chẳng hạn như: Công nghệ đông đặc định hướng đúc làm mát bằng khí, công nghệ đông đặc định hướng tạo hình ràng buộc điện từ, đông đặc định hướng siêu lạnh, SDS), đông đặc nhanh bằng laser (LRM), công nghệ đông đặc định hướng làm nguội bằng lò lưu hóa, công nghệ đông đặc định hướng hai chiều (đông đặc hai chiều, BDS), công nghệ đông đặc định hướng đúc vỏ mỏng. Tuy nhiên, những công nghệ mới này vẫn còn non trẻ và chưa được ứng dụng trong đông đặc định hướng cánh tuabin khí.

Phương pháp làm mát tăng cường bằng phun kim loại lỏng

Để khắc phục các vấn đề như đúc có thể bị nhiễm bẩn bởi chất làm mát kim loại lỏng và các khuyết tật đúc dễ hình thành do phương pháp làm mát kim loại lỏng, nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã phát triển công nghệ đông đặc định hướng làm mát bằng phun kim loại lỏng (LMSC) và phát triển thiết bị đông đặc định hướng công nghiệp. Cấu trúc thiết kế và mục đích của lò đông đặc định hướng LMSC được thể hiện trong Hình 2. Công nghệ LMSC dựa trên công nghệ LMC từ cách ban đầu nhúng trực tiếp vỏ và vật đúc vào chất lỏng kim loại lỏng để làm mát, đến việc sử dụng chất lỏng kim loại lỏng để làm mát phun vỏ và vật đúc. Công nghệ có đặc điểm tản nhiệt mạnh, làm mát đồng đều và cách nhiệt tốt giữa vùng cách nhiệt và vùng làm mát. Công nghệ LMSC không chỉ giữ lại ưu điểm về khả năng làm mát mạnh của công nghệ LMC mà còn giải quyết được các nhược điểm của công nghệ LMC. Do lưu lượng có thể kiểm soát được của chất lỏng kim loại lỏng phun ra, kết hợp với việc điều chỉnh tốc độ rút, có thể thu được các tinh thể dạng cột hoặc tinh thể đơn có cấu trúc tốt và khoảng cách giữa các nhánh cây nhỏ hơn, có thể làm giảm hoặc thậm chí tránh được sự hình thành các khuyết tật đông đặc trong siêu hợp kim. Công nghệ đông đặc định hướng LMSC rất quan trọng đối với sự phát triển và sản xuất công nghiệp các siêu hợp kim.