Kâr amacı gütmeyen kuruluşlar, medya ve halk, Creative Commons Atıf ticari olmayan, türev olmayan lisansı kapsamında MIT Press Office web sitesinden görüntüleri indirebilir.Sağlanan görüntüleri değiştirmemeli, yalnızca doğru boyutta kırpmalısınız.Görüntüler kopyalanırken kredi kullanılmalıdır;Aşağıda belirtilmediği sürece resimler için "MIT" kredisi.
MIT'de geliştirilen yeni bir ısıl işlem, 3D baskılı metallerin mikro yapısını değiştirerek malzemeyi daha güçlü ve aşırı termal koşullara karşı daha dirençli hale getiriyor.Bu teknoloji, elektrik üreten gaz türbinleri ve jet motorları için yüksek performanslı kanatların ve kanatların 3D baskısını mümkün kılarak, yakıt tüketimini ve enerji verimliliğini azaltan yeni tasarımlara olanak sağlayabilir.
Günümüzün gaz türbini kanatları, erimiş metalin karmaşık şekillere döküldüğü ve yönlü olarak katılaştırıldığı geleneksel bir döküm işlemi kullanılarak yapılır.Bu bileşenler, aşırı sıcak gazlarda yüksek hızlarda dönmek, enerji santrallerinde elektrik üretmek için iş çıkarmak ve jet motorları için itme sağlamak üzere tasarlandıklarından, gezegendeki en ısıya dayanıklı metal alaşımlarından bazılarından yapılmıştır.
Çevresel ve ekonomik faydaların yanı sıra üreticilerin daha karmaşık ve enerji açısından verimli geometrilere sahip kanatları hızlı bir şekilde üretmesini sağlayan 3D baskı kullanılarak türbin kanadı üretimine artan bir ilgi var.Ancak 3D baskı türbin kanatlarına yönelik çabalar henüz büyük bir engelin üstesinden gelmedi: sürünme.
Metalurjide sürünme, bir metalin sabit mekanik stres ve yüksek sıcaklık altında geri döndürülemez şekilde deforme olma eğilimi olarak anlaşılmaktadır.Araştırmacılar, türbin kanatlarını basma olasılığını araştırırken, baskı işleminin, boyut olarak onlarca ila yüzlerce mikrometre arasında değişen ince tanecikler ürettiğini keşfettiler - özellikle sürünmeye eğilimli bir mikro yapı.
MIT'de Boeing havacılık profesörü Zachary Cordero, "Uygulamada bu, gaz türbininin daha kısa bir ömre sahip olacağı veya daha az ekonomik olacağı anlamına geliyor" dedi."Bunlar maliyetli kötü sonuçlar."
Cordero ve meslektaşları, basılı malzemenin ince tanelerini daha büyük "sütunlu" tanelere dönüştüren ek bir ısıl işlem adımı ekleyerek 3D baskılı alaşımların yapısını iyileştirmenin bir yolunu buldular - malzemenin sürünme potansiyelini en aza indiren daha güçlü bir mikro yapı.çünkü "sütunlar" maksimum gerilim ekseni ile hizalanmıştır.Araştırmacılar, bugün Katmanlı Üretim'de özetlenen yaklaşımın, gaz türbin kanatlarının endüstriyel 3D baskısının yolunu açtığını söylüyor.
Cordero, "Yakın gelecekte, gaz türbini üreticilerinin kanatlarını büyük ölçekli eklemeli üretim tesislerinde basmalarını ve ardından bunları bizim ısıl işlemimizi kullanarak sonradan işlemelerini bekliyoruz" dedi."3D baskı, türbinlerin termal verimliliğini artırabilecek yeni soğutma mimarilerini mümkün kılacak, daha az yakıt tüketirken aynı miktarda güç üretmelerine ve sonuç olarak daha az karbondioksit yaymalarına olanak tanıyacak."
Cordero'nun çalışması, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden baş yazarlar Dominic Pichi, Christopher Carter ve Andres Garcia-Jiménez, Urbana-Champaign'deki Illinois Üniversitesi'nden Anugrahapradha Mukundan ve Marie-Agatha Sharpan ve Oak'dan Donovan Leonard tarafından ortaklaşa yazılmıştır. Ridge Ulusal Laboratuvarı.
Ekibin yeni yöntemi, malzemenin birçok mikroskobik taneciklerini daha büyük, daha güçlü, daha düzgün kristaller halinde kaynaştırarak, malzemeyi sıcak bir bölgede hassas bir şekilde kontrol edilen bir hızda hareket ettiren bir ısıl işlem olan bir yönlü yeniden kristalleştirme biçimidir.
Yönlü yeniden kristalleştirme 80 yılı aşkın bir süre önce icat edildi ve deforme olabilen malzemelere uygulandı.Yeni çalışmalarında, bir MIT ekibi, 3D baskılı süper alaşımlara yönlendirilmiş yeniden kristalleştirme uyguladı.
Ekip, bu yöntemi, gaz türbinlerinde yaygın olarak dökülen ve kullanılan metaller olan 3D baskılı nikel bazlı süper alaşımlar üzerinde test etti.Bir dizi deneyde, araştırmacılar çubuk benzeri süper alaşımların 3D baskılı örneklerini doğrudan bir indüksiyon bobininin altındaki oda sıcaklığındaki bir su banyosuna yerleştirdiler.Her bir çubuğu yavaşça sudan çıkardılar ve farklı hızlarda bir bobinden geçirerek çubukları önemli ölçüde 1200 ila 1245 santigrat derece arasında değişen sıcaklıklara ısıttılar.
Çubuğu belirli bir hızda (saatte 2,5 milimetre) ve belirli bir sıcaklıkta (1235 santigrat derece) çekmenin, baskı ortamının ince taneli mikro yapısında bir geçişi tetikleyen dik bir sıcaklık gradyanı yarattığını bulmuşlardır.
Cordero, "Malzeme, kırık spagetti gibi dislokasyon adı verilen kusurlara sahip küçük parçacıklar olarak başlar" dedi."Malzemeyi ısıttığınızda, bu kusurlar ortadan kalkar ve yeniden oluşur ve taneler büyüyebilir.kusurlu malzemeyi ve daha küçük taneleri emerek taneler - yeniden kristalleştirme adı verilen bir işlem.
Araştırmacılar, ısıl işlem görmüş çubukları soğuttuktan sonra, optik ve elektron mikroskopları kullanarak mikro yapılarını incelediler ve malzemenin baskılı mikroskobik taneciklerinin orijinalinden çok daha büyük olan "sütunlu" tanecikler veya uzun, kristal benzeri bölgelerle değiştirildiğini buldular. taneler..
Baş yazar Dominic Peach, "Tamamen yeniden yapılandırdık" dedi."Teorik olarak sürünme özelliklerinde önemli bir iyileşmeye yol açması gereken çok sayıda sütunlu tane oluşturmak için tane boyutunu birkaç büyüklük sırasına göre artırabileceğimizi gösteriyoruz."
Ekip ayrıca, malzemenin büyüyen taneciklerine ince ayar yapmak için çubuk örneklerinin çekme hızını ve sıcaklığını kontrol edebildiklerini ve belirli tane boyutu ve yönüne sahip bölgeler yaratabildiklerini gösterdi.Cordero, bu düzeyde bir kontrolün, üreticilerin türbin kanatlarını belirli çalışma koşullarına uyarlanabilecek tesise özgü mikro yapılar ile basmasına olanak tanıyabileceğini söylüyor.
Cordero, 3D baskılı parçaların ısıl işlemini türbin kanatlarına daha yakın bir yerde test etmeyi planlıyor.Ekip ayrıca, ısıl işlem görmüş yapıların sürünme direncini test etmenin yanı sıra gerilme mukavemetini hızlandırmanın yollarını arıyor.Daha sonra, ısıl işlemin, daha karmaşık şekiller ve desenlere sahip endüstriyel sınıf türbin kanatları üretmek için 3D baskının pratik uygulamasını sağlayabileceğini düşünüyorlar.
Cordero, "Yeni bıçaklar ve kanat geometrisi, karadaki gaz türbinlerini ve nihayetinde uçak motorlarını daha enerji verimli hale getirecek" dedi."Temel bir bakış açısıyla, bu, bu cihazların verimliliğini artırarak CO2 emisyonlarını azaltabilir."
Gönderim zamanı: Kasım-15-2022
