Net-Gewënn Organisatiounen, d'Medien, an de Public kënne Biller vun der MIT Press Office Websäit ënner der Creative Commons Attribution net-kommerziell, net-derivativ Lizenz eroflueden.Dir däerft déi geliwwert Biller net änneren, se nëmmen op déi richteg Gréisst crop.Credits musse benotzt ginn wann Dir Biller kopéiert;"MIT" Kreditt fir Biller ausser wann et hei ënnendrënner steet.
Eng nei Wärmebehandlung, déi am MIT entwéckelt gouf, verännert d'Mikrostruktur vun 3D gedréckte Metaller, wat d'Material méi staark a méi resistent géint extrem thermesch Konditiounen mécht.Dës Technologie kéint 3D Dréckerei vun héich-Performance Blades a Vanes fir Gasturbinen a Jetmotoren erlaben, déi Elektrizitéit generéieren, wat nei Designen erlaabt de Brennstoffverbrauch an d'Energieeffizienz ze reduzéieren.
Gasturbinblades vun haut gi mat engem traditionnelle Gossprozess gemaach, an deem geschmollte Metall a komplexe Formen gegoss a richtung verstäerkt gëtt.Dës Komponente sinn aus e puer vun de stäerkste resistent géint Metal Alliagen op de Planéit gemaach, well se entworf sinn mat héijer Geschwindegkeet an extrem waarme Gasen ze spin, d'Aarbecht ze extrahéieren fir Elektrizitéit an Kraaftwierker ze generéieren an Schub fir Jetmotoren ze bidden.
Et gëtt e wuessenden Interessi fir d'Produktioun vun Turbinbladen mat 3D-Dréckerei, wat nieft ökologeschen a wirtschaftleche Virdeeler erlaabt d'Fabrikanten séier Blades mat méi komplexen an energieeffizienten Geometrien ze produzéieren.Awer d'Efforte fir 3D-Drécken Turbinblades hunn nach eng grouss Hürd iwwerwonne: Kreep.
An der Metallurgie gëtt Kreep versteet als d'Tendenz vun engem Metal fir irreversibel ze verformen ënner konstante mechanesche Stress an héijer Temperatur.Wärend d'Fuerscher d'Méiglechkeet ënnersicht hunn Turbinblades ze drécken, hu se festgestallt datt de Drockprozess feine Käre produzéiert, déi an der Gréisst vun Zéng bis Honnerte vu Mikrometer variéieren - eng Mikrostruktur déi besonnesch ufälleg ass fir ze kräischen.
"An der Praxis heescht dat, datt d'Gasturbin e méi kuerz Liewen oder manner ekonomesch wäert sinn", sot den Zachary Cordero, Boeing Professer fir Raumfaart am MIT."Dëst sinn deier schlecht Resultater."
Cordero a Kollegen hunn e Wee fonnt fir d'Struktur vun 3D gedréckte Legierungen ze verbesseren andeems en zousätzlech Wärmebehandlungsschrëtt bäigefüügt gëtt, deen déi feine Käre vum gedréckte Material a gréissere "Kolonnar" Käre verwandelt - eng méi staark Mikrostruktur, déi de Kreeppotenzial vum Material miniméiert.Material well d'"Pillaren" mat der Achs vum maximale Stress ausgeriicht sinn.D'Approche, déi haut an der Additive Manufacturing geschriwwe gëtt, mécht de Wee fir industriell 3D Dréckerei vu Gasturbinblades, soen d'Fuerscher.
"An der nächster Zukunft erwaarden mir d'Gasturbine-Fabrikanten hir Blades an grouss-Skala Additive Fabrikatiounsanlagen ze drécken an duerno se mat der Wärmebehandlung nozemaachen", sot Cordero."3D Dréckerei wäert nei Killarchitekturen erméiglechen, déi d'thermesch Effizienz vun Turbinen erhéigen kënnen, wat hinnen erlaabt déi selwecht Quantitéit u Kraaft ze produzéieren, während manner Brennstoff verbrennt a schlussendlech manner Kuelendioxid emittéiert."
Dem Cordero seng Studie gouf vun den Haaptautoren Dominic Pichi, Christopher Carter, an Andres Garcia-Jiménez vum Massachusetts Institute of Technology, Anugrahapradha Mukundan a Marie-Agatha Sharpan vun der University of Illinois zu Urbana-Champaign, an Donovan Leonard vun der Oak geschriwwen. Ridge National Laboratoire.
Déi nei Method vum Team ass eng Form vu Richtungsrekristalliséierung, eng Wärmebehandlung déi Material duerch eng waarm Zone mat engem präzis kontrolléierten Taux beweegt, a vill mikroskopesch Käre vum Material a méi grouss, méi staark, méi eenheetlech Kristalle fusionéieren.
Direktional Rekristalliséierung gouf viru méi wéi 80 Joer erfonnt an op deformable Materialien applizéiert.An hirer neier Etude huet e MIT Team direkter Rekristalliséierung op 3D gedréckte Superlegierungen applizéiert.
D'Team huet dës Method op 3D gedréckte Nickel-baséiert Superlegierungen getest, Metaller déi allgemeng gegoss an a Gasturbinen benotzt ginn.An enger Serie vun Experimenter hunn d'Fuerscher 3D-gedréckte Proben vu Staangähnlechen Superlegierungen an engem Raumtemperatur Waasserbad direkt ënner enger Induktiounsspiral gesat.Si hunn all Staang lues aus dem Waasser gezunn an et mat verschiddene Geschwindegkeeten duerch eng Spule gefouert, wat d'Stäben wesentlech op Temperaturen vun 1200 bis 1245 Grad Celsius erhëtzt.
Si hunn erausfonnt datt d'Staang mat enger gewësser Geschwindegkeet (2,5 Millimeter pro Stonn) a bei enger gewësser Temperatur (1235 Grad Celsius) e steile Temperaturgradient schaaft, deen en Iwwergang an der feinkorreger Mikrostruktur vun de Printmedien ausléist.
"D'Material fänkt un als kleng Partikelen mat Defekte genannt Dislokatiounen, wéi gebrochene Spaghetti", erkläert Cordero."Wann Dir d'Material erhëtzt, verschwannen dës Mängel an nei opzebauen, an d'Käre kënne wuessen.Kären duerch d'Absorption vun defekt Material a méi kleng Kären - e Prozess genannt Rekristalliséierung.
Nom Ofkillen vun der Hëtztbehandelt Staang, hunn d'Fuerscher hir Mikrostruktur mat opteschen an Elektronenmikroskopen iwwerpréift a festgestallt datt déi gedréckte mikroskopesch Käre vum Material duerch "Kolonnar" Kären ersat goufen, oder laang, kristallähnlech Regiounen, déi vill méi grouss waren wéi d'Original. Kären..
"Mir hunn komplett ëmstrukturéiert," sot den Haaptautor Dominic Peach."Mir weisen datt mir d'Korngréisst duerch e puer Uerderen vun der Gréisst erhéijen fir eng grouss Zuel vu Kolumnkären ze bilden, wat theoretesch zu enger wesentlecher Verbesserung vun de Kreepeigenschaften sollt féieren."
D'Team huet och gewisen datt se d'Pullrate an d'Temperatur vun de Staangproben kontrolléiere kënnen fir d'wuessend Käre vum Material ze feinstëmmen, a Regioune vu spezifescher Kärgréisst an Orientéierung ze kreéieren.Dëse Kontrollniveau kéint d'Fabrikanten erlaben d'Turbinblade mat Site-spezifesche Mikrostrukturen ze drécken, déi op spezifesch Operatiounsbedéngungen ugepasst kënne ginn, seet Cordero.
Cordero plangt d'Wärmebehandlung vun 3D gedréckte Deeler méi no un d'Turbinblades ze testen.D'Team sicht och no Weeër fir d'Spannkraaft ze beschleunegen wéi och d'Kräizresistenz vun Hëtztbehandelte Strukturen ze testen.Si spekuléieren dann datt d'Hëtztbehandlung d'praktesch Uwendung vum 3D-Druck erméigleche kéint fir Industrie-Grad Turbinblades mat méi komplexe Formen a Mustere ze produzéieren.
"Déi nei Blades a Blade Geometrie wäerte Land-baséiert Gasturbinen a schlussendlech Fligermotoren méi energieeffizient maachen", sot Cordero."Aus enger Baseline Perspektiv kann dëst CO2 Emissiounen reduzéieren andeems d'Effizienz vun dësen Apparater verbessert gëtt."
Post Zäit: Nov-15-2022
