Non-profitorganisaasjes, de media en it publyk meie ôfbyldings downloade fan 'e MIT Press Office-webside ûnder de Creative Commons Attribution net-kommersjeel, net-ôflaat lisinsje.Jo moatte de levere ôfbyldings net wizigje, se moatte allinich snije nei de juste grutte.Credits moatte brûkt wurde by it kopiearjen fan ôfbyldings;"MIT" kredyt foar ôfbyldings, útsein as hjirûnder oanjûn.
In nije waarmte behanneling ûntwikkele by MIT feroaret de mikrostruktuer fan 3D printe metalen, wêrtroch it materiaal sterker en mear resistint foar ekstreme termyske omstannichheden.Dizze technology kin 3D-printsjen fan hege-optreden blêden en fanes ynskeakelje foar gasturbines en jetmotoren dy't elektrisiteit generearje, wêrtroch nije ûntwerpen mooglik meitsje om brânstofferbrûk en enerzjy-effisjinsje te ferminderjen.
De hjoeddeistige gasturbineblêden wurde makke mei in tradysjoneel castingproses wêryn gesmolten metaal yn komplekse foarmen wurdt getten en rjochting fersteurd.Dizze komponinten wurde makke fan guon fan 'e meast waarmte-resistinte metalen alloys op' e planeet, sa't se binne ûntworpen om te spinnen op hege snelheden yn ekstreem hjitte gassen, ekstrahearje wurk om elektrisiteit te generearjen yn krêftsintrales en strekking foar jetmotoren.
D'r is in groeiende belangstelling foar de produksje fan turbineblêden mei 3D-printsjen, dy't, neist miljeu- en ekonomyske foardielen, fabrikanten mooglik makket om blêden fluch te produsearjen mei kompleksere en enerzjysunige geometryn.Mar ynspanningen om turbineblêden te 3D-printsjen hawwe noch ien grutte hindernis te oerwinnen: krûp.
Yn metallurgy wurdt krûp begrepen as de oanstriid fan in metaal om ûnomkearber te ferfoarmjen ûnder konstante meganyske stress en hege temperatuer.Wylst de ûndersikers de mooglikheid ûndersochten om turbineblêden te printsjen, fûnen se dat it printproses fyne korrels produseart, fariearjend yn grutte fan tsientallen oant hûnderten mikrometers - in mikrostruktuer dy't benammen gefoelich is foar krûp.
"Yn 'e praktyk betsjut dit dat de gasturbine in koartere libben sil hawwe of minder ekonomysk sil wêze," sei Zachary Cordero, Boeing heechlearaar loftfeart by MIT."Dit binne djoere minne resultaten."
Cordero en kollega's hawwe in manier fûn om de struktuer fan 3D-printe alloys te ferbetterjen troch in ekstra stap foar waarmtebehanneling ta te foegjen dy't de moaie korrels fan it printe materiaal feroaret yn gruttere "kolomêre" korrels - in sterkere mikrostruktuer dy't it krûppotinsjeel fan it materiaal minimalisearret.materiaal omdat de "pylders" binne ôfstimd mei de as fan maksimale stress.De oanpak dy't hjoed sketst yn Additive Manufacturing makket it paad foar yndustriële 3D-printsjen fan gasturbineblêden, sizze de ûndersikers.
"Yn 'e heine takomst ferwachtsje wy gasturbine-fabrikanten om har blêden yn grutskalige additive fabrikaazjeplanten te printsjen en se dan nei te ferwurkjen mei ús waarmtebehanneling," sei Cordero."3D-printsjen sil nije koelingsarsjitektueren ynskeakelje dy't de thermyske effisjinsje fan turbines kinne ferheegje, wêrtroch't se deselde hoemannichte krêft kinne produsearje, wylst se minder brânstof ferbaarne en úteinlik minder koaldiokside útstjit."
De stúdzje fan Cordero waard mei-skreaun troch haadauteurs Dominic Pichi, Christopher Carter, en Andres Garcia-Jiménez fan it Massachusetts Institute of Technology, Anugrahapradha Mukundan en Marie-Agatha Sharpan fan 'e Universiteit fan Illinois yn Urbana-Champaign, en Donovan Leonard fan' e Oak Ridge National Laboratory.
De nije metoade fan it team is in foarm fan rjochtingsherkristallisaasje, in waarmtebehanneling dy't materiaal troch in waarme sône ferpleatst mei in krekt kontroleare snelheid, en in protte mikroskopyske korrels fan it materiaal fusearje yn gruttere, sterkere, mear unifoarme kristallen.
Direktionale herkristallisaasje waard mear as 80 jier lyn útfûn en tapast op ferfoarmbere materialen.Yn har nije stúdzje hat in MIT-team rjochte rekristallisaasje tapast op 3D-printe superlegeringen.
It team testte dizze metoade op 3D-printe nikkel-basearre superlegeringen, metalen dy't gewoanlik getten en brûkt wurde yn gasturbines.Yn in searje eksperiminten pleatsten de ûndersikers 3D-printe samples fan staafachtige superlegeringen yn in wetterbad by keamertemperatuer direkt ûnder in ynduksjespoel.Se lutsen stadich elke stang út it wetter en brochten it troch in spoel mei ferskate snelheden, wêrtroch't de stangen signifikant ferwaarmden oant temperatueren fariearjend fan 1200 oant 1245 graden Celsius.
Se fûnen dat it lûken fan 'e roede mei in bepaalde snelheid (2,5 millimeter per oere) en op in bepaalde temperatuer (1235 graden Celsius) in steile temperatuergradient ûntstiet dy't in oergong yn' e fynkorrelige mikrostruktuer fan 'e printe media útliedt.
"It materiaal begjint as lytse dieltsjes mei defekten neamd dislokaasjes, lykas brutsen spaghetti," ferklearre Cordero."As jo it materiaal ferwaarmje, ferdwine dizze defekten en bouwe se wer op, en kinne de korrels groeie.korrels troch it absorbearjen fan defekt materiaal en lytsere korrels - in proses neamd rekristallisaasje.
Nei it koeljen fan 'e waarmte-behannele stangen ûndersochten de ûndersikers har mikrostruktuer mei optyske en elektroanenmikroskopen en fûnen dat de yndrukte mikroskopyske korrels fan it materiaal waarden ferfongen troch "kolomnêre" korrels, of lange, kristalachtige regio's dy't folle grutter wiene as it orizjineel kerrels..
"Wy hawwe folslein werstrukturearre," sei haadauteur Dominic Peach."Wy litte sjen dat wy de nôtgrutte kinne fergrutsje mei ferskate folchoarder fan grutte om in grut oantal kolomkearn te foarmjen, wat teoretysk liede moat ta in signifikante ferbettering fan krûpeigenskippen."
It team liet ek sjen dat se de treksnelheid en temperatuer fan 'e staafmonsters kinne kontrolearje om de groeiende kerrels fan it materiaal te fynjen, en kreëarje regio's fan spesifike korrelgrutte en oriïntaasje.Dit nivo fan kontrôle koe fabrikanten tastean om turbineblêden te printsjen mei side-spesifike mikrostruktueren dy't kinne wurde oanpast oan spesifike bedriuwsbetingsten, seit Cordero.
Cordero is fan plan om de waarmtebehandeling fan 3D-printe dielen tichter by de turbineblêden te testen.It team siket ek nei manieren om treksterkte te fersnellen, lykas ek it testen fan de krûpresistinsje fan waarmte behannele struktueren.Se spekulearje dan dat waarmtebehanneling de praktyske tapassing fan 3D-printsjen kin ynskeakelje om yndustriële turbineblêden te produsearjen mei kompleksere foarmen en patroanen.
"De nije blêden en blêdgeometry sille lân-basearre gasturbines meitsje en, úteinlik, fleantúchmotoren enerzjysuniger," sei Cordero."Fanút in basisperspektyf kin dit CO2-útstjit ferminderje troch de effisjinsje fan dizze apparaten te ferbetterjen."
Post tiid: Nov-15-2022
