Ne-profitaj organizaĵoj, amaskomunikiloj kaj publiko povas elŝuti bildojn de la retejo de MIT Press Office sub la Krea Komunaĵo Atribuite nekomerca, ne-deriva permesilo.Vi ne devas modifi la provizitajn bildojn, nur tranĉi ilin al la ĝusta grandeco.Kreditoj devas esti uzataj kiam oni kopias bildojn;"MIT" kredito por bildoj krom se notite malsupre.
Nova varmotraktado evoluigita ĉe MIT ŝanĝas la mikrostrukturon de 3D presitaj metaloj, igante la materialon pli forta kaj pli rezistema al ekstremaj termikaj kondiĉoj.Ĉi tiu teknologio povus ebligi 3D-presadon de alt-efikecaj klingoj kaj paletoj por gasturbinoj kaj jetmotoroj kiuj generas elektron, ebligante novajn dezajnojn redukti fuelkonsumon kaj energian efikecon.
La hodiaŭaj gasturbinklingoj estas faritaj per tradicia gisadprocezo en kiu fandita metalo estas verŝita en kompleksajn formojn kaj direkte solidigita.Ĉi tiuj komponantoj estas faritaj el iuj el la plej varmegaj metalaj alojoj sur la planedo, ĉar ili estas dezajnitaj por turni altaj rapidecoj en ekstreme varmaj gasoj, ĉerpante laboron por generi elektron en elektrocentraloj kaj disponigi puŝon por jetmotoroj.
Estas kreskanta intereso pri la produktado de turbinklingoj per 3D-presado, kiu, krom mediaj kaj ekonomiaj avantaĝoj, permesas al fabrikantoj rapide produkti klingojn kun pli kompleksaj kaj energiefikaj geometrioj.Sed klopodoj por 3D presi turbinklingojn ankoraŭ devas venki unu grandan obstaklon: ŝteliro.
En metalurgio, ŝteliro estas komprenita kiel la tendenco de metalo nemaligeble misformiĝi sub konstanta mekanika streso kaj alta temperaturo.Dum la esploristoj esploris la eblecon presi turbinajn klingojn, ili trovis, ke la presa procezo produktas fajnajn grajnojn, kiuj varias en grandeco de dekoj ĝis centoj da mikrometroj - mikrostrukturo kiu estas precipe inklina al ŝteliro.
"En la praktiko, ĉi tio signifas, ke la gasturbino havos pli mallongan vivon aŭ estos malpli ekonomia," diris Zachary Cordero, profesoro de Boeing pri aerospaco ĉe MIT."Ĉi tiuj estas multekostaj malbonaj rezultoj."
Cordero kaj kolegoj trovis manieron plibonigi la strukturon de 3D presitaj alojoj aldonante plian varman traktadon paŝon kiu igas la fajnajn grajnojn de la presita materialo en pli grandajn "kolumnajn" grajnojn - pli fortan mikrostrukturon kiu minimumigas la ŝtelpotencialon de la materialo.materialo ĉar la "kolonoj" estas vicigitaj kun la akso de maksimuma streĉo.La aliro skizita hodiaŭ en Aldona Fabrikado malfermas la vojon por industria 3D presado de gasturbinklingoj, diras la esploristoj.
"En la proksima estonteco, ni atendas, ke fabrikantoj de gas-turbinoj presis siajn klingojn en grandskalaj aldonaĵproduktadfabrikoj kaj poste post-procezi ilin uzante nian varmotraktadon," diris Cordero."3D-presado ebligos novajn malvarmigajn arkitekturojn, kiuj povas pliigi la termikan efikecon de turbinoj, permesante al ili produkti la saman kvanton da potenco dum bruligas malpli da fuelo kaj finfine elsendante malpli da karbondioksido."
La studo de Cordero estis kunaŭtorita fare de ĉefaŭtoroj Dominic Pichi, Christopher Carter, kaj Andres Garcia-Jiménez de la Masaĉuseca Instituto de Teknologio, Anugrahapradha Mukundan kaj Marie-Agatha Sharpan de la Universitato de Ilinojso ĉe Urbana-Champaign, kaj Donovan Leonard de la Kverko. Ridge Nacia Laboratorio.
La nova metodo de la teamo estas formo de direkta rekristaliĝo, varmotraktado kiu movas materialon tra varma zono kun precize kontrolita rapideco, kunfandante multajn mikroskopajn grajnojn de la materialo en pli grandajn, pli fortajn, pli unuformajn kristalojn.
Direkta rekristaliĝo estis inventita antaŭ pli ol 80 jaroj kaj aplikita al deformeblaj materialoj.En ilia nova studo, MIT-teamo aplikis direktitan rekristaliĝon al 3D presitaj superalojoj.
La teamo testis ĉi tiun metodon sur 3D presitaj nikelo-bazitaj superalojoj, metaloj ofte gisitaj kaj uzitaj en gasturbinoj.En serio de eksperimentoj, la esploristoj metis 3D-presitajn specimenojn de baston-similaj superalojoj en ĉambran temperaturon akvobanon rekte sub indukta bobeno.Ili malrapide tiris ĉiun bastonon el la akvo kaj pasis ĝin tra bobeno je malsamaj rapidecoj, signife varmigante la bastonojn al temperaturoj intervalantaj de 1200 ĝis 1245 celsiusgradoj.
Ili trovis, ke tiri la bastonon je certa rapideco (2,5 milimetroj hore) kaj je certa temperaturo (1235 celsiusgradoj) kreas krutan temperaturgradienton kiu ekigas transiron en la fajngrajna mikrostrukturo de la presaĵmedio.
"La materialo komenciĝas kiel malgrandaj partikloj kun difektoj nomataj dislokiĝoj, kiel rompitaj spagetoj," klarigis Cordero.“Kiam vi varmigas la materialon, ĉi tiuj difektoj malaperas kaj rekonstruas, kaj la grajnoj povas kreski.grajnoj absorbante misan materialon kaj pli malgrandajn grajnojn—procezo nomita rekristaliĝo."
Post malvarmigo de la varmotraktitaj bastonoj, la esploristoj ekzamenis sian mikrostrukturon per optikaj kaj elektronaj mikroskopoj kaj trovis, ke la presitaj mikroskopaj grajnoj de la materialo estis anstataŭigitaj per "kolumnaj" grajnoj, aŭ longaj, kristalsimilaj regionoj, kiuj estis multe pli grandaj ol la originalaj. grajnoj..
"Ni tute restrukturis," diris ĉefaŭtoro Dominic Peach."Ni montras, ke ni povas pliigi la grajngrandecon je pluraj grandordoj por formi grandan nombron da kolonaj grajnoj, kiuj teorie devus konduki al signifa plibonigo en rampaj propraĵoj."
La teamo ankaŭ montris, ke ili povas kontroli la tirrapidecon kaj temperaturon de la bastonspecimenoj por fajnagordi la kreskantajn grajnojn de la materialo, kreante regionojn de specifa grajngrandeco kaj orientiĝo.Ĉi tiu nivelo de kontrolo povus permesi al fabrikantoj presi turbinklingojn kun ejo-specifaj mikrostrukturoj, kiuj povas esti adaptitaj al specifaj funkciaj kondiĉoj, diras Cordero.
Cordero planas testi la varmotraktadon de 3D presitaj partoj pli proksime al la turbinklingoj.La teamo ankaŭ serĉas manierojn akceli tirstreĉon same kiel testas la ŝtelreziston de varme traktitaj strukturoj.Ili tiam konjektas, ke varmeca traktado povus ebligi la praktikan aplikon de 3D-presado por produkti industrigradajn turbinklingojn kun pli kompleksaj formoj kaj ŝablonoj.
"La novaj klingoj kaj klingogeometrio faros surterajn gasturbinojn kaj, finfine, aviadilajn motorojn pli energia efikaj," diris Cordero."De bazlinia perspektivo, ĉi tio povus redukti CO2-emisiojn plibonigante la efikecon de ĉi tiuj aparatoj."
Afiŝtempo: Nov-15-2022
