Notijorat tashkilotlar, ommaviy axborot vositalari va jamoatchilik MIT matbuot xizmati veb-saytidan Creative Commons Attribution notijorat, notijorat litsenziyasi ostida rasmlarni yuklab olishlari mumkin.Taqdim etilgan rasmlarni o'zgartirmasligingiz kerak, faqat ularni to'g'ri o'lchamga kesib oling.Rasmlarni nusxalashda kreditlardan foydalanish kerak;Agar quyida ko'rsatilmagan bo'lsa, rasmlar uchun "MIT" krediti.
MITda ishlab chiqilgan yangi issiqlik bilan ishlov berish 3D bosilgan metallarning mikro tuzilishini o'zgartirib, materialni kuchliroq va ekstremal issiqlik sharoitlariga chidamliroq qiladi.Ushbu texnologiya elektr energiyasi ishlab chiqaradigan gaz turbinalari va reaktiv dvigatellar uchun yuqori unumdor pichoqlar va qanotlarni 3D bosib chiqarish imkonini beradi, bu esa yoqilg'i sarfini va energiya samaradorligini kamaytirish uchun yangi dizaynlarni yaratish imkonini beradi.
Bugungi gaz turbinasi pichoqlari an'anaviy quyish jarayoni yordamida ishlab chiqariladi, bunda eritilgan metall murakkab shakllarga quyiladi va yo'nalishda mustahkamlanadi.Ushbu komponentlar sayyoradagi eng issiqlikka chidamli metall qotishmalaridan qilingan, chunki ular juda issiq gazlarda yuqori tezlikda aylanish, elektr stantsiyalarida elektr energiyasini ishlab chiqarish va reaktiv dvigatellar uchun harakatlanishni ta'minlash uchun mo'ljallangan.
3D bosib chiqarishdan foydalangan holda turbina pichoqlarini ishlab chiqarishga qiziqish ortib bormoqda, bu esa ekologik va iqtisodiy foydadan tashqari, ishlab chiqaruvchilarga yanada murakkab va energiya tejamkor geometriyali pichoqlarni tezda ishlab chiqarish imkonini beradi.Ammo turbina pichoqlarini 3D bosib chiqarish bo'yicha harakatlar hali bitta katta to'siqni engib o'tgani yo'q: o'rmalash.
Metallurgiyada o'rmalanish deganda metallning doimiy mexanik kuchlanish va yuqori harorat ta'sirida qaytarilmas deformatsiyaga moyilligi tushuniladi.Tadqiqotchilar turbina pichoqlarini chop etish imkoniyatlarini o'rganayotganda, bosib chiqarish jarayonida o'nlab mikrometrlardan yuzlab mikrometrgacha bo'lgan mayda donalar hosil bo'lishini aniqladilar - bu mikroyapı, ayniqsa emirilishga moyil.
"Amalda bu gaz turbinasi qisqaroq xizmat qilish muddatini yoki kamroq tejamkor bo'lishini anglatadi", dedi Zaxari Kordero, Boeing professori, MIT aerokosmik bo'limi."Bu qimmat yomon natijalar."
Cordero va uning hamkasblari 3D bosma qotishmalarning tuzilishini yaxshilash yo‘lini topdilar, bu qo‘shimcha issiqlik bilan ishlov berish bosqichini qo‘shib, bosilgan materialning mayda donalarini kattaroq “ustunli” donaga aylantiradi – bu materialning emirilish potentsialini minimallashtiradigan kuchliroq mikrotuzilma.material, chunki "ustunlar" maksimal kuchlanish o'qiga to'g'ri keladi.Tadqiqotchilarning ta'kidlashicha, qo'shimcha ishlab chiqarishda bugungi kunda tavsiflangan yondashuv gaz turbinasi pichoqlarini sanoat 3D bosib chiqarishga yo'l ochadi.
"Yaqin kelajakda biz gaz turbinasi ishlab chiqaruvchilari pichoqlarini keng ko'lamli qo'shimchalar ishlab chiqarish korxonalarida chop etishlarini va keyin ularni issiqlik bilan ishlov berishimiz yordamida qayta ishlashlarini kutmoqdamiz", dedi Kordero."3D bosib chiqarish yangi sovutish arxitekturasini yaratishga imkon beradi, bu turbinalarning issiqlik samaradorligini oshiradi, ular kamroq yoqilg'i yoqish va natijada kamroq karbonat angidrid chiqaradigan bir xil quvvat ishlab chiqarish imkonini beradi."
Korderoning tadqiqoti yetakchi mualliflar Dominik Pichi, Kristofer Karter va Massachusets texnologiya institutidan Andres Garsia-Jimenez, Urbana-Champaigndagi Illinoys universitetidan Anugrahapradha Mukundan va Mari-Agata Sharpan va Donovan Leonard tomonidan hammualliflik qilgan. Ridge milliy laboratoriyasi.
Jamoaning yangi usuli yo‘nalishli qayta kristallanishning bir shakli bo‘lib, materialni issiq zona orqali aniq boshqariladigan tezlikda harakatlantiruvchi issiqlik bilan ishlov berish bo‘lib, materialning ko‘plab mikroskopik donalarini kattaroq, kuchliroq va bir xil kristalllarga birlashtiradi.
Yo'nalishli qayta kristallanish 80 yil oldin ixtiro qilingan va deformatsiyalanadigan materiallarga nisbatan qo'llanilgan.O'zlarining yangi tadqiqotida MIT jamoasi 3D bosilgan super qotishmalarga yo'naltirilgan qayta kristallanishni qo'lladi.
Jamoa ushbu usulni 3D bosilgan nikel asosidagi super qotishmalarda, odatda quyiladigan va gaz turbinalarida ishlatiladigan metallarda sinab ko'rdi.Bir qator eksperimentlarda tadqiqotchilar novdaga o'xshash super qotishmalarning 3D-bosma namunalarini to'g'ridan-to'g'ri indüksiyon bobini ostidagi xona haroratidagi suv hammomiga joylashtirdilar.Ular har bir tayoqni asta-sekin suvdan chiqarib, uni turli tezliklarda lasan orqali o'tkazib, novdalarni 1200 dan 1245 daraja Selsiygacha bo'lgan haroratgacha sezilarli darajada qizdirdilar.
Ular tayoqni ma'lum bir tezlikda (soatiga 2,5 millimetr) va ma'lum bir haroratda (1235 daraja Selsiy) tortish bosma ommaviy axborot vositalarining nozik taneli mikro tuzilishida o'tishni keltirib chiqaradigan keskin harorat gradientini yaratishini aniqladilar.
"Material buzuq spagetti kabi dislokatsiya deb ataladigan nuqsonlari bo'lgan kichik zarrachalar sifatida boshlanadi", deb tushuntirdi Kordero.“Materialni qizdirganingizda, bu nuqsonlar yo'qoladi va qayta tiklanadi va donalar o'sishi mumkin.nuqsonli materialni va kichikroq donalarni singdirish orqali donalar - bu jarayon qayta kristallanish deb ataladi.
Issiqlik bilan ishlov berilgan tayoqlarni sovutgandan so'ng, tadqiqotchilar optik va elektron mikroskoplar yordamida ularning mikro tuzilishini o'rganib chiqdilar va materialning bosilgan mikroskopik donalari "ustunli" donalar yoki asl nusxadan ancha katta bo'lgan uzun, kristalga o'xshash hududlar bilan almashtirilganligini aniqladilar. donalar..
"Biz butunlay qayta tuzildik", dedi bosh muallif Dominik Peach."Biz ko'p sonli ustunli donalarni hosil qilish uchun don hajmini bir necha darajaga oshirishimiz mumkinligini ko'rsatamiz, bu nazariy jihatdan o'rmalash xususiyatlarining sezilarli yaxshilanishiga olib kelishi kerak."
Jamoa shuningdek, o'ziga xos don o'lchami va yo'nalishi bo'yicha hududlarni yaratib, materialning o'sib borayotgan donalarini nozik sozlash uchun novda namunalarining tortish tezligi va haroratini nazorat qila olishini ko'rsatdi.Ushbu nazorat darajasi ishlab chiqaruvchilarga ma'lum ish sharoitlariga moslashtirilishi mumkin bo'lgan saytga xos mikro tuzilmalarga ega turbina pichoqlarini chop etish imkonini beradi, deydi Cordero.
Cordero 3D-bosma qismlarga issiqlik bilan ishlov berishni turbina pichoqlariga yaqinroqda sinab ko'rishni rejalashtirmoqda.Jamoa shuningdek, issiqlik bilan ishlov berilgan tuzilmalarning siqilish qarshiligini sinovdan o'tkazish bilan bir qatorda kuchlanish kuchini tezlashtirish yo'llarini qidirmoqda.Keyinchalik ular issiqlik bilan ishlov berish 3D bosib chiqarishni amaliy qo'llash imkonini berishi mumkin, deb taxmin qilishdi va murakkabroq shakllar va naqshlarga ega sanoat darajasidagi turbinali pichoqlarni ishlab chiqarishga imkon beradi.
"Yangi pichoqlar va pichoq geometriyasi quruqlikdagi gaz turbinalari va pirovardida samolyot dvigatellarini energiyani tejamkor qiladi", dedi Kordero."Asosiy nuqtai nazardan, bu ushbu qurilmalarning samaradorligini oshirish orqali CO2 emissiyasini kamaytirishi mumkin."
Yuborilgan vaqt: 2022 yil 15-noyabr
