Qeyri-kommersiya təşkilatları, media və ictimaiyyət Creative Commons Attribution qeyri-kommersiya, qeyri-törəmə lisenziyası altında MİT Mətbuat Ofisinin veb saytından şəkilləri endirə bilər.Təqdim olunan şəkilləri dəyişdirməməlisiniz, yalnız onları düzgün ölçüdə kəsin.Şəkilləri kopyalayarkən kreditlərdən istifadə edilməlidir;Aşağıda qeyd edilmədiyi təqdirdə şəkillər üçün "MIT" krediti.
MIT-də hazırlanmış yeni istilik müalicəsi 3D çap edilmiş metalların mikro strukturunu dəyişdirərək materialı daha güclü və ekstremal istilik şəraitinə daha davamlı edir.Bu texnologiya elektrik enerjisi istehsal edən qaz turbinləri və reaktiv mühərriklər üçün yüksək performanslı qanadların və qanadların 3D çapına imkan verə bilər, yanacaq sərfiyyatını və enerji səmərəliliyini azaltmaq üçün yeni dizaynlara imkan verə bilər.
Bugünkü qaz turbin bıçaqları ərimiş metalın mürəkkəb formalara töküldüyü və istiqamətləndirilərək bərkidildiyi ənənəvi tökmə prosesindən istifadə etməklə hazırlanır.Bu komponentlər planetdəki ən istiliyədavamlı metal ərintilərindən hazırlanmışdır, çünki onlar son dərəcə isti qazlarda yüksək sürətlə fırlanmaq, elektrik stansiyalarında elektrik enerjisi yaratmaq və reaktiv mühərriklər üçün təkan vermək üçün iş çıxarmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.
3D çapdan istifadə edərək turbin qanadlarının istehsalına artan maraq var ki, bu da ekoloji və iqtisadi faydalardan əlavə, istehsalçılara daha mürəkkəb və enerjiyə qənaət edən həndəsələrə malik bıçaqları tez bir zamanda istehsal etməyə imkan verir.Ancaq 3D çap turbin qanadları üçün səylər hələ də bir böyük maneəni dəf edə bilməyib: sürünmə.
Metallurgiyada sürünmə bir metalın daimi mexaniki gərginlik və yüksək temperatur altında dönməz şəkildə deformasiyaya meyli kimi başa düşülür.Tədqiqatçılar turbin bıçaqlarının çapı imkanlarını araşdırarkən aşkar etdilər ki, çap prosesi onlarla mikrometrdən yüzlərlə mikrometrə qədər olan incə dənəciklər əmələ gətirir - bu, xüsusilə sürünməyə meylli mikro strukturdur.
“Praktikada bu o deməkdir ki, qaz turbininin ömrü daha qısa olacaq və ya daha az qənaətcil olacaq” dedi MIT-də Boeing-in aerokosmik professoru Zachary Cordero."Bunlar baha başa gələn pis nəticələrdir."
Cordero və həmkarları çap materialının incə dənələrini daha böyük “sütunvari” taxıllara çevirən əlavə istilik müalicəsi mərhələsini – materialın sürünmə potensialını minimuma endirən daha güclü mikrostruktur əlavə etməklə 3D çap ərintilərinin strukturunu təkmilləşdirməyin yolunu tapıblar.material, çünki "sütunlar" maksimum gərginlik oxuna uyğunlaşdırılır.Tədqiqatçılar deyirlər ki, bu gün Additive Manufacturing-də təsvir edilən yanaşma qaz turbinlərinin qanadlarının sənaye 3D çapına yol açır.
"Yaxın gələcəkdə qaz turbin istehsalçılarının bıçaqlarını iri miqyaslı aşqarlar istehsal edən zavodlarda çap etmələrini və sonra bizim istilik müalicəmizdən istifadə edərək onları emal etmələrini gözləyirik" dedi Cordero."3D çap, turbinlərin istilik səmərəliliyini artıra bilən yeni soyutma arxitekturasına imkan verəcək, onlara daha az yanacaq yandırarkən və nəticədə daha az karbon qazı buraxmaqla eyni miqdarda güc istehsal etməyə imkan verəcək."
Korderonun tədqiqatı Massaçusets Texnologiya İnstitutundan aparıcı müəlliflər Dominic Pichi, Christopher Carter və Andres Garcia-Jiménez, Anuqrahapradha Mukundan və Marie-Agatha Sharpan, Urbana-Champaign-də İllinoys Universitetindən və Donovan Leonard tərəfindən birgə müəlliflik edilmişdir. Ridge Milli Laboratoriyası.
Komandanın yeni metodu istiqamətli yenidən kristallaşmanın bir formasıdır, materialı isti zonada dəqiq idarə olunan sürətlə hərəkət etdirərək, materialın bir çox mikroskopik dənələrini daha böyük, daha güclü, daha vahid kristallara birləşdirən istilik müalicəsidir.
İstiqamətli yenidən kristallaşma 80 ildən çox əvvəl icad edilmişdir və deformasiya olunan materiallara tətbiq edilmişdir.MIT komandası yeni araşdırmasında 3D çap edilmiş super ərintilərə yönəldilmiş yenidən kristallaşma tətbiq etdi.
Komanda bu üsulu 3D çap edilmiş nikel əsaslı super ərintilər, adətən tökmə və qaz turbinlərində istifadə olunan metallar üzərində sınaqdan keçirib.Bir sıra eksperimentlərdə tədqiqatçılar çubuq kimi super ərintilərin 3D çap nümunələrini birbaşa induksiya sarğısının altındakı otaq temperaturunda su banyosuna yerləşdirdilər.Onlar yavaş-yavaş hər çubuqları sudan çıxardılar və müxtəlif sürətlə bir rulondan keçirdilər, çubuqları 1200 ilə 1245 dərəcə Selsi arasında dəyişən temperaturlara qədər əhəmiyyətli dərəcədə qızdırdılar.
Onlar müəyyən ediblər ki, çubuqun müəyyən sürətlə (saatda 2,5 millimetr) və müəyyən temperaturda (1235 dərəcə Selsi) çəkilməsi çap mediasının incə dənəli mikrostrukturunda keçidə səbəb olan dik temperatur qradiyenti yaradır.
"Material qırıq spagetti kimi dislokasiya adlanan qüsurları olan kiçik hissəciklər kimi başlayır" dedi Cordero.“Materialı qızdırdıqda, bu qüsurlar yox olur və yenidən qurulur və taxıllar böyüyə bilər.qüsurlu materialı və daha kiçik taxılları udmaqla taxıllar - yenidən kristallaşma adlanan proses.
İstilik işlənmiş çubuqları soyuduqdan sonra tədqiqatçılar optik və elektron mikroskoplardan istifadə edərək onların mikrostrukturunu araşdırdılar və aşkar etdilər ki, materialın çap olunmuş mikroskopik dənələri “sütunvari” taxıllarla və ya orijinaldan xeyli böyük olan uzun, kristal kimi bölgələrlə əvəzləndi. taxıl..
"Biz tamamilə yenidən qurulduq" dedi aparıcı müəllif Dominic Peach."Biz göstəririk ki, çoxlu sayda sütunlu taxıllar yaratmaq üçün taxıl ölçüsünü bir neçə miqyasda artıra bilərik, bu da nəzəri olaraq sürünmə xüsusiyyətlərinin əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmasına səbəb olmalıdır."
Komanda həmçinin göstərdi ki, onlar materialın böyüyən taxıllarını dəqiq tənzimləmək üçün çubuq nümunələrinin çəkilmə sürətinə və temperaturuna nəzarət edə, xüsusi taxıl ölçüsü və oriyentasiya bölgələri yarada bilərlər.Cordero deyir ki, bu nəzarət səviyyəsi istehsalçılara xüsusi iş şəraitinə uyğunlaşdırıla bilən sahəyə xas mikrostrukturlara malik turbin qanadlarını çap etməyə imkan verə bilər.
Cordero 3D çap edilmiş hissələrin istilik müalicəsini turbin qanadlarına daha yaxın sınaqdan keçirməyi planlaşdırır.Komanda həmçinin istiliklə işlənmiş konstruksiyaların sürüşmə müqavimətini sınaqdan keçirməklə yanaşı, dartılma gücünü sürətləndirməyin yollarını axtarır.Daha sonra onlar fərz edirlər ki, istilik müalicəsi 3D çapın praktik tətbiqinə daha mürəkkəb forma və naxışlara malik sənaye səviyyəli turbin bıçaqları istehsal etməyə imkan verə bilər.
"Yeni bıçaqlar və qanadların həndəsəsi quruda işləyən qaz turbinlərini və nəticədə təyyarə mühərriklərini daha enerjiyə qənaət edəcək" dedi Cordero.“Əsas nöqteyi-nəzərdən bu, bu cihazların səmərəliliyini artırmaqla CO2 emissiyalarını azalda bilər”.
Göndərmə vaxtı: 15 noyabr 2022-ci il
