Organizzazzjonijiet li ma jagħmlux qligħ, il-midja, u l-pubbliku jistgħu jniżżlu immaġini mill-websajt tal-Uffiċċju tal-Istampa tal-MIT taħt il-liċenzja Creative Commons Attribution mhux kummerċjali, mhux derivati.M'għandekx timmodifika l-immaġini pprovduti, aqsadhom biss għad-daqs korrett.Il-krediti għandhom jintużaw meta jiġu kkupjati immaġini;Kreditu “MIT” għall-immaġini sakemm ma jkunx innutat hawn taħt.
Trattament tas-sħana ġdid żviluppat fil-MIT ibiddel il-mikrostruttura tal-metalli stampati 3D, u jagħmel il-materjal aktar b'saħħtu u aktar reżistenti għal kundizzjonijiet termali estremi.Din it-teknoloġija tista’ tippermetti l-istampar 3D ta’ xfafar u paletti ta’ prestazzjoni għolja għal turbini tal-gass u magni bil-ġett li jiġġeneraw l-elettriku, li jippermettu disinji ġodda biex inaqqsu l-konsum tal-fjuwil u l-effiċjenza enerġetika.
Ix-xfafar tat-turbini tal-gass tal-lum huma magħmula bl-użu ta 'proċess ta' ikkastjar tradizzjonali li fih metall imdewweb jitferra f'forom kumplessi u solidifikat b'mod direzzjonali.Dawn il-komponenti huma magħmula minn uħud mill-ligi tal-metall l-aktar reżistenti għas-sħana fuq il-pjaneta, peress li huma ddisinjati biex iduru b'veloċità għolja f'gassijiet estremament sħan, estrazzjoni tax-xogħol biex jiġġeneraw l-elettriku f'impjanti tal-enerġija u jipprovdu spinta għall-magni bil-ġett.
Hemm interess dejjem jikber fil-produzzjoni ta 'xfafar tat-turbini bl-użu ta' stampar 3D, li, minbarra l-benefiċċji ambjentali u ekonomiċi, jippermetti lill-manifatturi biex jipproduċu malajr xfafar b'ġeometriji aktar kumplessi u effiċjenti fl-enerġija.Iżda l-isforzi għall-istampar 3D tax-xfafar tat-turbini għad iridu jegħlbu ostaklu kbir wieħed: creep.
Fil-metallurġija, creep huwa mifhum bħala t-tendenza ta 'metall li jiddeforma b'mod irriversibbli taħt stress mekkaniku kostanti u temperatura għolja.Filwaqt li r-riċerkaturi kienu qed jesploraw il-possibbiltà li jiġu stampati xfafar tat-turbini, sabu li l-proċess tal-istampar jipproduċi ħbub fini li jvarjaw fid-daqs minn għexieren sa mijiet ta 'mikrometri—mikrostruttura li hija partikolarment suxxettibbli għal creep.
"Fil-prattika, dan ifisser li t-turbina tal-gass se jkollha ħajja iqsar jew tkun inqas ekonomika," qal Zachary Cordero, professur tal-Boeing tal-ajruspazju fil-MIT."Dawn huma riżultati ħżiena li jiswew ħafna flus."
Cordero u l-kollegi sabu mod biex itejbu l-istruttura tal-ligi stampati 3D billi jżidu pass ta 'trattament tas-sħana addizzjonali li jibdel il-ħbub fini tal-materjal stampat fi ħbub "kolonnari" akbar - mikrostruttura aktar b'saħħitha li timminimizza l-potenzjal ta' creep tal-materjal.materjal minħabba li l-"pilastri" huma allinjati mal-assi tal-istress massimu.L-approċċ deskritt illum fil-Manifattura Addittiva jwitti t-triq għall-istampar 3D industrijali ta 'xfafar tat-turbini tal-gass, jgħidu r-riċerkaturi.
"Fil-futur qarib, nistennew li l-manifatturi tat-turbini tal-gass jistampaw ix-xfafar tagħhom f'impjanti ta 'manifattura ta' addittivi fuq skala kbira u mbagħad jipproċessawhom wara billi jużaw it-trattament tas-sħana tagħna," qal Cordero."L-istampar 3D se jippermetti arkitetturi ġodda tat-tkessiħ li jistgħu jżidu l-effiċjenza termali tat-turbini, li jippermettulhom jipproduċu l-istess ammont ta 'enerġija filwaqt li jaħarqu inqas fjuwil u fl-aħħar mill-aħħar jarmu inqas dijossidu tal-karbonju."
L-istudju ta’ Cordero kien ko-awtur mill-awturi ewlenin Dominic Pichi, Christopher Carter, u Andres Garcia-Jiménez tal-Massachusetts Institute of Technology, Anugrahapradha Mukundan u Marie-Agatha Sharpan tal-Università ta’ Illinois f’Urbana-Champaign, u Donovan Leonard tal-ballut. Laboratorju Nazzjonali Ridge.
Il-metodu l-ġdid tat-tim huwa forma ta 'rikristallizzazzjoni direzzjonali, trattament bis-sħana li jċaqlaq materjal minn żona sħuna b'rata kkontrollata b'mod preċiż, li jgħaqqad ħafna ħbub mikroskopiċi tal-materjal fi kristalli akbar, aktar b'saħħithom u aktar uniformi.
Ir-rikristallizzazzjoni direzzjonali ġiet ivvintata aktar minn 80 sena ilu u applikata għal materjali deformabbli.Fl-istudju l-ġdid tagħhom, tim tal-MIT applika rikristallizzazzjoni diretta għal superligi stampati 3D.
It-tim ttestja dan il-metodu fuq superligi b'bażi tan-nikil stampati 3D, metalli komunement mitfugħa u użati fit-turbini tal-gass.F'serje ta 'esperimenti, ir-riċerkaturi poġġew kampjuni stampati 3D ta' superligi bħal vireg f'banju ta 'l-ilma f'temperatura tal-kamra direttament taħt coil ta' induzzjoni.Bil-mod ġibdu kull virga 'l barra mill-ilma u għaddewha minn ġo coil b'veloċitajiet differenti, u saħħnu b'mod sinifikanti l-vireg għal temperaturi li jvarjaw minn 1200 sa 1245 grad Celsius.
Sabu li l-ġbid tal-virga b'ċerta veloċità (2.5 millimetri fis-siegħa) u f'ċerta temperatura (1235 grad Celsius) joħloq gradjent ta 'temperatura wieqaf li jqanqal transizzjoni fil-mikrostruttura ta' qamħa fina tal-midja stampata.
"Il-materjal jibda bħala partiċelli żgħar b'difetti msejħa dislokazzjonijiet, bħal spagetti miksur," spjega Cordero.“Meta ssaħħan il-materjal, dawn id-difetti jisparixxu u jerġgħu jinbnew, u l-ħbub jistgħu jikbru.ħbub billi jassorbu materjal difettuż u ħbub iżgħar—proċess imsejjaħ rikristallizzazzjoni.”
Wara li kessħu l-vireg ittrattati bis-sħana, ir-riċerkaturi eżaminaw il-mikrostruttura tagħhom bl-użu ta 'mikroskopji ottiċi u elettroniċi u sabu li l-ħbub mikroskopiċi stampati tal-materjal ġew sostitwiti bi ħbub "kolonnari", jew reġjuni twal, bħall-kristall li kienu ħafna akbar mill-oriġinali. ħbub..
"Irristrutturajna kompletament," qal l-awtur ewlieni Dominic Peach."Aħna nuru li nistgħu nżidu d-daqs tal-qamħ b'diversi ordnijiet ta 'kobor biex niffurmaw numru kbir ta' ħbub kolonni, li teoretikament għandu jwassal għal titjib sinifikanti fil-proprjetajiet tal-creep."
It-tim wera wkoll li setgħu jikkontrollaw ir-rata tal-ġibda u t-temperatura tal-kampjuni tal-vireg biex jirfinaw il-ħbub li qed jikbru tal-materjal, u joħolqu reġjuni ta 'daqs u orjentazzjoni speċifiċi tal-qamħ.Dan il-livell ta 'kontroll jista' jippermetti lill-manifatturi biex jistampaw xfafar tat-turbini b'mikrostrutturi speċifiċi għas-sit li jistgħu jiġu mfassla għal kundizzjonijiet operattivi speċifiċi, jgħid Cordero.
Cordero qed jippjana li jittestja t-trattament tas-sħana ta 'partijiet stampati 3D eqreb tax-xfafar tat-turbini.It-tim qed ifittex ukoll modi kif jaċċellera s-saħħa tat-tensjoni kif ukoll jittestja r-reżistenza għat-tkaxkir ta 'strutturi ttrattati bis-sħana.Huma mbagħad jispekulaw li t-trattament tas-sħana jista 'jippermetti l-applikazzjoni prattika tal-istampar 3D biex jipproduċi xfafar tat-turbini ta' grad industrijali b'forom u mudelli aktar kumplessi.
"Ix-xfafar il-ġodda u l-ġeometrija tax-xafra se jagħmlu t-turbini tal-gass fuq l-art u, fl-aħħar mill-aħħar, il-magni tal-inġenji tal-ajru aktar effiċjenti fl-enerġija," qal Cordero."Mill-perspettiva ta' bażi, dan jista' jnaqqas l-emissjonijiet tas-CO2 billi jtejjeb l-effiċjenza ta' dawn l-apparati."
Ħin tal-post: Nov-15-2022
