Òganizasyon ki pa pou pwofi yo, medya yo, ak piblik la ka telechaje imaj sou sitwèb MIT Press Office anba lisans Creative Commons Attribution ki pa komèsyal, ki pa derive.Ou pa dwe modifye imaj yo bay yo, sèlman koupe yo nan gwosè ki kòrèk la.Yo dwe itilize kredi lè w ap kopye imaj;Kredi "MIT" pou imaj sof si yo note anba a.
Yon nouvo tretman chalè devlope nan MIT chanje mikwostrikti metal enprime 3D, fè materyèl la pi fò ak pi rezistan nan kondisyon ekstrèm tèmik.Teknoloji sa a ta ka pèmèt enprime 3D lam ak vanes ki gen gwo pèfòmans pou turbin gaz ak motè jè ki jenere elektrisite, sa ki pèmèt nouvo konsepsyon diminye konsomasyon gaz ak efikasite enèji.
Lam turbine gaz jodi a yo fèt lè l sèvi avèk yon pwosesis depoze tradisyonèl kote metal fonn vide nan fòm konplèks ak direksyon solidifye.Konpozan sa yo fèt ak kèk nan alyaj metal ki pi rezistan chalè sou planèt la, menm jan yo fèt pou vire a gwo vitès nan gaz ki cho anpil, èkstraksyon travay pou jenere elektrisite nan plant elektrik yo epi bay pouse pou motè jè yo.
Gen yon enterè k ap grandi nan pwodiksyon an nan lam turbine lè l sèvi avèk enprime 3D, ki, anplis de benefis anviwònman ak ekonomik, pèmèt manifaktirè yo byen vit pwodwi lam ak jeyometri pi konplèks ak enèji efikas.Men, efò pou enprime 3D lam turbine poko simonte yon gwo obstak: ranpe.
Nan metaliji, ranpe yo konprann kòm tandans yon metal defòme irevokabl anba estrès mekanik konstan ak tanperati ki wo.Pandan chèchè yo t ap eksplore posiblite pou enprime lam turbine yo, yo te jwenn ke pwosesis enprime a pwodui grenn amann ki varye ant dizèn ak dè santèn de mikromèt - yon mikrostruktur ki patikilyèman tendans ranpe.
"An pratik, sa vle di ke turbine gaz la pral gen yon lavi ki pi kout oswa mwens ekonomik," te di Zachary Cordero, pwofesè Boeing nan aerospace nan MIT."Sa yo se move rezilta ki koute chè."
Cordero ak kòlèg li yo te jwenn yon fason pou amelyore estrikti alyaj enprime 3D lè yo ajoute yon etap tretman chalè adisyonèl ki vire grenn amann nan materyèl enprime a nan pi gwo "kolòn" grenn - yon mikrostruktur pi fò ki minimize potansyèl ranpe materyèl la.materyèl paske "poto yo" yo aliyen ak aks estrès maksimòm.Chèchè yo di, apwòch ki dekri jodi a nan Faktori aditif yo ouvri wout la pou enprime endistriyèl 3D nan lam turbine gaz.
"Nan fiti prè, nou espere manifakti turbin gaz yo enprime lam yo nan gwo echèl izin fabrikasyon aditif epi apre yo fin trete yo lè l sèvi avèk tretman chalè nou an," Cordero te di."Enprime 3D pral pèmèt nouvo achitekti refwadisman ki ka ogmante efikasite tèmik turbin yo, sa ki pèmèt yo pwodwi menm kantite pouvwa pandan y ap boule mwens gaz epi finalman emèt mwens gaz kabonik."
Otè prensipal Dominic Pichi, Christopher Carter, ak Andres Garcia-Jiménez nan Enstiti Teknoloji Massachusetts, Anugrahapradha Mukundan ak Marie-Agatha Sharpan nan University of Illinois nan Urbana-Champaign, ak Donovan Leonard nan Oak, te ko-otè etid Cordero a. Laboratwa Nasyonal Ridge.
Nouvo metòd ekip la se yon fòm rkristalizasyon direksyon, yon tretman chalè ki deplase materyèl nan yon zòn cho nan yon pousantaj jisteman kontwole, fusion anpil grenn mikwoskopik nan materyèl la nan pi gwo, pi fò, plis inifòm kristal.
Rekristalizasyon direksyon te envante plis pase 80 ane de sa epi aplike nan materyèl deformable.Nan nouvo etid yo a, yon ekip MIT te aplike rkristalizasyon dirije nan superalliaj enprime 3D.
Ekip la teste metòd sa a sou superalliaj ki baze sou nikèl enprime 3D, metal yo souvan jete epi yo itilize nan turbin gaz.Nan yon seri de eksperyans, chèchè yo mete echantiyon 3D-enprime nan superalliaj ki tankou baton nan yon beny dlo tanperati chanm dirèkteman anba yon bobin endiksyon.Yo dousman rale chak baton soti nan dlo a epi yo pase l nan yon bobin nan diferan vitès, siyifikativman chofe baton yo nan tanperati ki sòti nan 1200 a 1245 degre Sèlsiyis.
Yo te jwenn ke rale baton an nan yon vitès sèten (2.5 milimèt pou chak èdtan) ak nan yon sèten tanperati (1235 degre Sèlsiyis) kreye yon gradyan tanperati apik ki deklannche yon tranzisyon nan mikwostrikti a byen grenn nan medya yo enprime.
"Materyèl la kòmanse kòm ti patikil ki gen defo ki rele dislokasyon, tankou espageti kase," Cordero eksplike."Lè ou chofe materyèl la, defo sa yo disparèt epi rebati, epi grenn yo ka grandi.grenn pa absòbe materyèl ki defektye ak pi piti grenn—yon pwosesis yo rele rekristalizasyon.”
Apre yo fin refwadi baton yo trete chalè, chèchè yo te egzamine mikwostrikti yo lè l sèvi avèk mikwoskòp optik ak elektwon epi yo te jwenn ke grenn mikwoskopik anprint materyèl la te ranplase pa grenn "kolòn", oswa rejyon long, ki sanble ak kristal ki te pi gwo pase orijinal la. grenn..
"Nou konplètman restriktire," te di otè prensipal Dominic Peach."Nou montre ke nou ka ogmante gwosè grenn nan plizyè lòd nan grandè pou fòme yon gwo kantite grenn kolòn, ki ta dwe teyorikman mennen nan yon amelyorasyon siyifikatif nan pwopriyete ranpe."
Ekip la te montre tou ke yo te kapab kontwole pousantaj rale ak tanperati echantiyon baton yo pou ajiste grenn k ap grandi nan materyèl la, kreye rejyon gwosè espesifik ak oryantasyon.Nivo kontwòl sa a ta ka pèmèt manifaktirè yo enprime lam turbine ak mikwostrikti espesifik ki ka adapte a kondisyon fonksyònman espesifik, Cordero di.
Cordero planifye pou teste tretman chalè nan pati enprime 3D pi pre lam turbine yo.Ekip la ap chèche tou fason pou akselere fòs rupture osi byen ke tès rezistans ranpe nan estrikti chalè trete.Lè sa a, yo espekile ke tretman chalè ta ka pèmèt aplikasyon an pratik nan enprime 3D yo pwodwi lam turbine endistriyèl-klas ak fòm pi konplèks ak modèl.
"Nouvo lam yo ak jeyometri lam yo pral fè turbin gaz ki baze sou tè a epi, finalman, motè avyon yo pi efikas enèji," te di Cordero."Soti nan yon pèspektiv debaz, sa ka diminye emisyon CO2 nan amelyore efikasite nan aparèy sa yo."
Tan pòs: 15-Nov-2022
