Irabazi-asmorik gabeko erakundeek, hedabideek eta publikoek irudiak deskarga ditzakete MIT Prentsa Bulegoaren webgunetik Creative Commons Aitortu ez-komertzial eta eratorri gabeko lizentziarekin.Ez dituzu emandako irudiak aldatu behar, moztu soilik tamaina egokian.Irudiak kopiatzerakoan kredituak erabili behar dira;Irudien "MIT" kreditua behean adierazi ezean.
MIT-en garatutako tratamendu termiko berri batek 3D inprimatutako metalen mikroegitura aldatzen du, materiala sendoagoa eta erresistenteagoa bihurtuz muturreko baldintza termikoetara.Teknologia honek elektrizitatea sortzen duten gas-turbinetarako eta erreakzio-motorretarako errendimendu handiko palen eta palen 3D inprimatu ahal izango luke, diseinu berriak erregai-kontsumoa eta energia-eraginkortasuna murrizteko aukera emanez.
Gaur egungo gas turbinaren palak galdaketa prozesu tradizional baten bidez egiten dira, non metal urtua forma konplexuetan isurtzen den eta norabidean solidotzen den.Osagai hauek planetako bero-erresistenteenetako metalezko aleazio batzuekin eginda daude, oso gas beroetan abiadura handian bira egiteko diseinatuta baitaude, zentral elektrikoetan elektrizitatea sortzeko lana ateratzeko eta jet-motorrei bultzada emateko.
Gero eta interes handiagoa dago 3D inprimaketa erabiliz turbinaren palak ekoizteko, eta horrek, ingurumenari eta ekonomia onuraz gain, fabrikatzaileek geometria konplexuago eta energetikoki eraginkorragoak dituzten palak azkar ekoizteko aukera ematen die.Baina turbinaren palak 3D inprimatzeko ahaleginek oraindik ez dute oztopo handi bat gainditu: creep.
Metalurgian tentsio mekaniko etengabean eta tenperatura altuetan metal batek atzeraezin deformatzeko duen joera bezala ulertzen da creep.Ikertzaileek turbinaren palak inprimatzeko aukera aztertzen ari ziren bitartean, inprimatze-prozesuak hamarretatik ehundaka mikrometro bitarteko tamainako ale finak sortzen dituela ikusi zuten —bereziki arrastatzeko joera duen mikroegitura bat—.
"Praktikan, horrek esan nahi du gas-turbinak bizitza laburragoa izango duela edo gutxiago ekonomikoa izango dela", esan zuen Zachary Corderok, MITeko Boeing aeroespazialeko irakasleak."Emaitza txarrak garestiak dira".
Corderok eta lankideek 3D inprimatutako aleazioen egitura hobetzeko modu bat aurkitu dute inprimatutako materialaren ale finak "zutabe" ale handiagoetan bihurtzen dituen tratamendu termikoko urrats gehigarri bat gehituz, mikroegitura sendoagoa, materialaren creep potentziala gutxitzen duena.materiala “zutabeak” esfortzu maximoaren ardatzarekin lerrokatuta daudelako.Fabrikazio Gehigarrian gaur azaldutako planteamenduak gas-turbinaren palen 3D inprimaketa industrialari bidea zabaltzen du, ikertzaileek diotenez.
"Etorkizun hurbilean, espero dugu gas-turbinen fabrikatzaileek beren palak inprimatzea eskala handiko fabrikazio gehigarriko lantegietan eta, ondoren, gure tratamendu termikoa erabiliz gero prozesatzea", esan du Corderok."3D inprimatzeak turbinen eraginkortasun termikoa areagotu dezaketen hozte-arkitektura berriak ahalbidetuko ditu, potentzia berdina ekoizteko aukera emanez, erregai gutxiago erretzen duten bitartean eta, azken batean, karbono dioxido gutxiago isurtzen duten bitartean".
Corderoren ikerketaren egile nagusiek egin dute Massachusettseko Teknologia Institutuko Dominic Pichi, Christopher Carter eta Andres Garcia-Jiménez, Urbana-Champaign-eko Illinois Unibertsitateko Anugrahapradha Mukundan eta Marie-Agatha Sharpan eta Oak-eko Donovan Leonard. Ridge Laborategi Nazionala.
Taldearen metodo berria norabide birkristalizazio modu bat da, bero-tratamendu bat da, materiala zona bero batean zehar zehaztasunez kontrolatutako abiaduran mugitzen duena, materialaren ale mikroskopiko asko kristal handiago, indartsuago eta uniformeagoetan fusionatzen dituena.
Zuzeneko birkristalizazioa duela 80 urte baino gehiago asmatu zen eta material deformagarrietan aplikatu zen.Ikerketa berrian, MIT talde batek zuzeneko birkristalizazioa aplikatu du 3D inprimatutako superaleazioetan.
Taldeak metodo hau 3D inprimatutako nikel-oinarritutako superaleazioetan probatu du, normalean botatako eta gas-turbinetan erabiltzen diren metaletan.Esperimentu batzuetan, ikertzaileek 3D bidez inprimatutako hagatxoen antzeko superaleazioen laginak jarri zituzten giro-tenperaturako bainu batean indukzio bobina baten azpian.Astiro-astiro hagatxo bakoitza uretatik atera eta bobina batetik igarotzen zuten abiadura ezberdinetan, hagatxoak nabarmen berotuz 1200 eta 1245 gradu Celsius bitarteko tenperaturetara.
Hagatxoari abiadura jakin batean (2,5 milimetro orduko) eta tenperatura jakin batean (1235 gradu Celsius) tiratzeak tenperatura-gradiente handia sortzen duela inprimatu-euskarrien mikroegitura finko trantsizioa eragiten du.
"Materiala dislokazio izeneko akatsak dituzten partikula txiki gisa hasten da, hautsitako espagetiak bezala", azaldu du Corderok.«Materiala berotzen duzunean, akats horiek desagertu eta berreraikitzen dira, eta aleak hazi daitezke.aleak material akastuna eta ale txikiagoak xurgatuz, birkristalizazioa deritzon prozesua».
Bero tratatutako hagaxkak hoztu ondoren, ikertzaileek haien mikroegitura aztertu zuten mikroskopio optiko eta elektronikoen bidez, eta materialaren inprimatutako ale mikroskopikoek jatorrizkoa baino askoz ere handiagoak ziren "zutabe" aleek edo kristal itxurako eskualde luzeek ordezkatzen zituzten. aleak..
"Erabat berregituratu ginen", esan zuen Dominic Peach egile nagusiak."Erakutsi dugu alearen tamaina hainbat magnitude ordenan handitu dezakegula zutabe ale kopuru handia sortzeko, eta horrek teorikoki creep propietateen hobekuntza nabarmena ekarri beharko luke".
Taldeak erakutsi zuen hagatxoen laginen tiraketa-abiadura eta tenperatura kontrolatu zitezkeela materialaren hazten ari diren aleak finkatzeko, alearen tamaina eta orientazio zehatzeko eskualdeak sortuz.Kontrol maila horri esker, fabrikatzaileek turbinaren palak inprima ditzakete guneko mikroegitura zehatzekin, funtzionamendu-baldintza zehatzetara egokitu daitezkeenak, Corderoren esanetan.
Corderok 3D inprimatutako piezen tratamendu termikoa probatzeko asmoa du turbinaren paletatik gertuago.Taldea trakzio-erresistentzia bizkortzeko moduak aztertzen ari da, baita bero tratatutako egituren erresistentzia probatzen ere.Ondoren, espekulatu dute tratamendu termikoak 3D inprimaketaren aplikazio praktikoa ahalbidetu dezakeela industria-mailako turbinaren palak ekoizteko, forma eta eredu konplexuagoak dituztenak.
"Pala eta pala geometria berriak lurreko gas-turbinak eta, azken finean, hegazkin-motorrak energia eraginkorragoak izango dira", esan du Corderok."Oinarrizko ikuspegitik, horrek CO2 isuriak murriztu ditzake gailu horien eraginkortasuna hobetuz".
Argitalpenaren ordua: 2022-11-15
