Organizatat jofitimprurëse, media dhe publiku mund të shkarkojnë imazhe nga faqja e internetit e Zyrës së Shtypit të MIT nën licencën Creative Commons Attribution jo-tregtare, jo derivative.Ju nuk duhet të modifikoni imazhet e dhëna, vetëm t'i prisni ato në madhësinë e duhur.Kredite duhet të përdoren gjatë kopjimit të imazheve;Krediti "MIT" për imazhet përveç rasteve kur shënohet më poshtë.
Një trajtim i ri termik i zhvilluar në MIT ndryshon mikrostrukturën e metaleve të printuara 3D, duke e bërë materialin më të fortë dhe më rezistent ndaj kushteve ekstreme termike.Kjo teknologji mund të mundësojë printimin 3D të teheve dhe fletëve me performancë të lartë për turbinat me gaz dhe motorët reaktiv që prodhojnë energji elektrike, duke mundësuar dizajne të reja për të reduktuar konsumin e karburantit dhe efikasitetin e energjisë.
Tehët e sotëm të turbinës me gaz prodhohen duke përdorur një proces tradicional të derdhjes në të cilin metali i shkrirë derdhet në forma komplekse dhe ngurtësohet në drejtim.Këta komponentë janë bërë nga disa prej lidhjeve metalike më rezistente ndaj nxehtësisë në planet, pasi ato janë krijuar për të rrotulluar me shpejtësi të lartë në gazra jashtëzakonisht të nxehtë, duke nxjerrë punë për të gjeneruar energji elektrike në termocentrale dhe për të siguruar shtytje për motorët reaktiv.
Ka një interes në rritje për prodhimin e teheve të turbinave duke përdorur printimin 3D, i cili, përveç përfitimeve mjedisore dhe ekonomike, i lejon prodhuesit të prodhojnë shpejt fletë me gjeometri më komplekse dhe më efikase për energjinë.Por përpjekjet për printimin 3D të teheve të turbinave duhet të kapërcejnë ende një pengesë të madhe: zvarritjen.
Në metalurgji, zvarritja kuptohet si tendenca e një metali për t'u deformuar në mënyrë të pakthyeshme nën stres të vazhdueshëm mekanik dhe temperaturë të lartë.Ndërsa studiuesit po eksploronin mundësinë e printimit të teheve të turbinave, ata zbuluan se procesi i printimit prodhon kokrra të imta që variojnë në madhësi nga dhjetëra në qindra mikrometra - një mikrostrukturë që është veçanërisht e prirur ndaj zvarritjes.
"Në praktikë, kjo do të thotë që turbina me gaz do të ketë një jetë më të shkurtër ose do të jetë më pak ekonomike," tha Zachary Cordero, profesor i hapësirës ajrore në Boeing në MIT."Këto janë rezultate të këqija të kushtueshme."
Cordero dhe kolegët kanë gjetur një mënyrë për të përmirësuar strukturën e lidhjeve të printuara 3D duke shtuar një hap shtesë të trajtimit të nxehtësisë që i kthen kokrrat e imëta të materialit të printuar në kokrriza më të mëdha "kolonare" - një mikrostrukturë më e fortë që minimizon potencialin e zvarritjes së materialit.material për shkak se "shtyllat" janë në linjë me boshtin e stresit maksimal.Qasja e përshkruar sot në Aditive Manufacturing hap rrugën për printimin industrial 3D të teheve të turbinave me gaz, thonë studiuesit.
"Në të ardhmen e afërt, ne presim që prodhuesit e turbinave me gaz të printojnë tehet e tyre në fabrikat e prodhimit të aditivëve në shkallë të gjerë dhe më pas t'i përpunojnë ato duke përdorur trajtimin tonë termik," tha Cordero.“Printimi 3D do të mundësojë arkitektura të reja ftohëse që mund të rrisin efikasitetin termik të turbinave, duke i lejuar ato të prodhojnë të njëjtën sasi energjie duke djegur më pak karburant dhe përfundimisht duke emetuar më pak dioksid karboni.”
Studimi i Cordero ishte bashkëautor nga autorët kryesorë Dominic Pichi, Christopher Carter dhe Andres Garcia-Jiménez të Institutit të Teknologjisë në Massachusetts, Anugrahapradha Mukundan dhe Marie-Agatha Sharpan nga Universiteti i Illinois në Urbana-Champaign dhe Donovan Leonard nga Oak. Laboratori Kombëtar i Ridge.
Metoda e re e ekipit është një formë e rikristalizimit të drejtuar, një trajtim termik që lëviz materialin përmes një zone të nxehtë me një shpejtësi të kontrolluar saktësisht, duke shkrirë shumë kokrra mikroskopike të materialit në kristale më të mëdhenj, më të fortë dhe më uniformë.
Rikristalizimi i drejtuar u shpik mbi 80 vjet më parë dhe u aplikua për materialet e deformueshme.Në studimin e tyre të ri, një ekip MIT ka aplikuar rikristalizimin e drejtuar në superaliazhet e printuara 3D.
Ekipi e testoi këtë metodë në superaliazhe me bazë nikel të printuara 3D, metale që zakonisht derdhen dhe përdoren në turbinat me gaz.Në një seri eksperimentesh, studiuesit vendosën mostra të printuara në 3D të superaliazheve të ngjashme me shufrën në një banjë uji në temperaturë dhome direkt nën një spirale induksioni.Ata nxorrën ngadalë çdo shufër nga uji dhe e kaluan përmes një spirale me shpejtësi të ndryshme, duke i ngrohur ndjeshëm shufrat në temperatura që varionin nga 1200 në 1245 gradë Celsius.
Ata zbuluan se tërheqja e shufrës me një shpejtësi të caktuar (2.5 milimetra në orë) dhe në një temperaturë të caktuar (1235 gradë Celsius) krijon një gradient të pjerrët të temperaturës që shkakton një tranzicion në mikrostrukturën me grimca të imta të medias së shkruar.
“Materiali fillon si grimca të vogla me defekte të quajtura dislokime, si spageti të thyera,” shpjegoi Cordero.“Kur ngrohni materialin, këto defekte zhduken dhe rindërtohen, dhe kokrrat mund të rriten.kokrrat duke thithur materiale me defekt dhe kokrra më të vogla—një proces i quajtur rikristalizimi.»
Pas ftohjes së shufrave të trajtuara me nxehtësi, studiuesit ekzaminuan mikrostrukturën e tyre duke përdorur mikroskopë optikë dhe elektronikë dhe zbuluan se kokrrat mikroskopike të ngulitura të materialit u zëvendësuan nga kokrriza "kolonare" ose rajone të gjata, të ngjashme me kristalin, që ishin shumë më të mëdha se origjinali. kokrra..
"Ne u ristrukturuam plotësisht," tha autori kryesor Dominic Peach."Ne tregojmë se mund të rrisim madhësinë e kokrrizave me disa rend të madhësisë për të formuar një numër të madh kokrrizash kolone, të cilat teorikisht duhet të çojnë në një përmirësim të ndjeshëm në vetitë e zvarritjes."
Ekipi tregoi gjithashtu se ata mund të kontrollonin shkallën e tërheqjes dhe temperaturën e mostrave të shufrës për të rregulluar mirë kokrrat në rritje të materialit, duke krijuar rajone me madhësi dhe orientim specifik të kokrrizave.Ky nivel kontrolli mund t'i lejojë prodhuesit të printojnë tehe turbinash me mikrostruktura specifike të vendit që mund të përshtaten për kushte specifike operimi, thotë Cordero.
Cordero planifikon të testojë trajtimin termik të pjesëve të printuara 3D më afër tehut të turbinës.Ekipi po kërkon gjithashtu mënyra për të përshpejtuar rezistencën në tërheqje, si dhe testimin e rezistencës së zvarritjes së strukturave të trajtuara me nxehtësi.Më pas ata spekulojnë se trajtimi termik mund të mundësojë aplikimin praktik të printimit 3D për të prodhuar tehe turbinash të shkallës industriale me forma dhe modele më komplekse.
“Thetat e reja dhe gjeometria e tehut do t'i bëjnë turbinat me gaz me bazë tokësore dhe, në fund të fundit, motorët e avionëve më efikas të energjisë,” tha Cordero."Nga një perspektivë bazë, kjo mund të zvogëlojë emetimet e CO2 duke përmirësuar efikasitetin e këtyre pajisjeve."
Koha e postimit: Nëntor-15-2022
