არაკომერციულ ორგანიზაციებს, მედიას და საზოგადოებას შეუძლიათ სურათების ჩამოტვირთვა MIT-ის პრეს ოფისის ვებსაიტიდან Creative Commons Attribution არაკომერციული, არაწარმოებული ლიცენზიით.თქვენ არ უნდა შეცვალოთ მოწოდებული სურათები, მხოლოდ მოაჭრათ ისინი სწორ ზომაზე.სურათების კოპირებისას გამოყენებული უნდა იყოს კრედიტები;"MIT"-ის დამსახურებაა სურათებისთვის, თუ ქვემოთ არ არის აღნიშნული.
MIT-ში შემუშავებული ახალი თერმული დამუშავება ცვლის 3D დაბეჭდილი ლითონების მიკროსტრუქტურას, რაც მასალას უფრო ძლიერს და გამძლეს ხდის ექსტრემალური თერმული პირობების მიმართ.ამ ტექნოლოგიას შეუძლია გაზის ტურბინებისა და რეაქტიული ძრავების მაღალი ხარისხის პირებისა და ფრთების 3D ბეჭდვა, რომლებიც გამოიმუშავებენ ელექტროენერგიას, რაც საშუალებას მისცემს ახალ დიზაინებს შეამცირონ საწვავის მოხმარება და ენერგოეფექტურობა.
დღევანდელი გაზის ტურბინის პირები მზადდება ტრადიციული ჩამოსხმის პროცესის გამოყენებით, რომლის დროსაც მდნარი ლითონი შეედინება რთულ ფორმებად და მიმართულებით მყარდება.ეს კომპონენტები დამზადებულია პლანეტის ზოგიერთი ყველაზე სითბოს მდგრადი ლითონის შენადნობებისგან, რადგან ისინი შექმნილია იმისთვის, რომ ტრიალონ მაღალი სიჩქარით უკიდურესად ცხელ აირებში, გამოიტანონ სამუშაოები ელექტროსადგურებში ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის და რეაქტიული ძრავებისთვის ბიძგისთვის.
იზრდება ინტერესი ტურბინის პირების წარმოების მიმართ 3D ბეჭდვის გამოყენებით, რაც, გარდა ეკოლოგიური და ეკონომიკური სარგებელისა, მწარმოებლებს საშუალებას აძლევს სწრაფად აწარმოონ პირები უფრო რთული და ენერგოეფექტური გეომეტრიით.მაგრამ ტურბინის პირების 3D ბეჭდვის მცდელობებმა ჯერ კიდევ არ გადალახა ერთი დიდი დაბრკოლება: ცოცხალი.
მეტალურგიაში ცოცხალი გაგებულია, როგორც ლითონის ტენდენცია შეუქცევად დეფორმაციისკენ მუდმივი მექანიკური სტრესის და მაღალი ტემპერატურის პირობებში.სანამ მკვლევარები იკვლევდნენ ტურბინის პირების დაბეჭდვის შესაძლებლობას, მათ აღმოაჩინეს, რომ ბეჭდვის პროცესი წარმოქმნის წვრილ მარცვლებს, ათეულებიდან ასობით მიკრომეტრამდე - მიკროსტრუქტურა, რომელიც განსაკუთრებით მიდრეკილია ცოცვისკენ.
”პრაქტიკაში, ეს ნიშნავს, რომ გაზის ტურბინას ექნება ხანმოკლე სიცოცხლე ან ნაკლებად ეკონომიური,” - თქვა ზაქარი კორდერომ, Boeing-ის პროფესორმა MIT-ის აერონავტიკაში.”ეს არის ძვირადღირებული ცუდი შედეგები.”
კორდერომ და კოლეგებმა იპოვეს 3D დაბეჭდილი შენადნობების სტრუქტურის გასაუმჯობესებლად დამატებითი თერმული დამუშავების საფეხურის დამატებით, რომელიც აქცევს ნაბეჭდი მასალის წვრილ მარცვლებს უფრო დიდ „სვეტიან“ მარცვლებად - უფრო ძლიერ მიკროსტრუქტურა, რომელიც ამცირებს მასალის ცოცვის პოტენციალს.მასალა, რადგან "სვეტები" შეესაბამება მაქსიმალური დაძაბულობის ღერძს.მკვლევარების თქმით, მიდგომა, რომელიც დღეს ასახულია Additive Manufacturing-ში, გზას უხსნის გაზის ტურბინის პირების სამრეწველო 3D ბეჭდვას.
„უახლოეს მომავალში, ჩვენ ველით, რომ გაზის ტურბინების მწარმოებლები დაბეჭდავენ თავიანთ პირებს დანამატების წარმოების ფართომასშტაბიან ქარხნებში და შემდეგ დაამუშავებენ მათ ჩვენი სითბოს დამუშავების გამოყენებით“, - თქვა კორდერომ.„3D ბეჭდვა საშუალებას მისცემს გაგრილების ახალ არქიტექტურებს, რომლებსაც შეუძლიათ გაზარდონ ტურბინების თერმული ეფექტურობა, რაც მათ საშუალებას მისცემს გამოიმუშავონ იგივე სიმძლავრე, ხოლო დაწვა ნაკლები საწვავი და საბოლოოდ გამოყოფს ნაკლებ ნახშირორჟანგს.
კორდეროს კვლევის თანაავტორები იყვნენ წამყვანი ავტორები დომინიკ პიჩი, კრისტოფერ კარტერი და ანდრეს გარსია-ხიმენესი მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტიდან, ანუგრაჰაპრადჰა მუკუნდანი და მარი-აგატა შარპანი ილინოისის უნივერსიტეტიდან ურბანა-შამპეინში და დონოვან ლეონარდ ოუკიდან. რიჯის ეროვნული ლაბორატორია.
გუნდის ახალი მეთოდი არის მიმართულების რეკრისტალიზაციის ფორმა, სითბოს დამუშავება, რომელიც გადააქვს მასალას ცხელ ზონაში ზუსტად კონტროლირებადი სიჩქარით, აერთიანებს მასალის მრავალ მიკროსკოპულ მარცვლებს უფრო დიდ, ძლიერ, უფრო ერთგვაროვან კრისტალებში.
მიმართულების რეკრისტალიზაცია გამოიგონეს 80 წელზე მეტი ხნის წინ და გამოიყენეს დეფორმირებად მასალებზე.მათ ახალ კვლევაში MIT-ის გუნდმა მიმართა რეკრისტალიზაციას 3D დაბეჭდილ სუპერშენადნობებზე.
ჯგუფმა გამოსცადა ეს მეთოდი 3D დაბეჭდილ ნიკელზე დაფუძნებულ სუპერშენადნობებზე, ლითონებზე, რომლებიც ჩვეულებრივ ჩამოსხმული და გაზის ტურბინებში გამოიყენება.ექსპერიმენტების სერიაში, მკვლევარებმა განათავსეს 3D-დაბეჭდილი ღეროების მსგავსი სუპერშენადნობები ოთახის ტემპერატურის წყლის აბაზანაში, პირდაპირ ინდუქციური ხვეულის ქვემოთ.მათ ნელ-ნელა ამოიღეს თითოეული ღერო წყლიდან და სხვადასხვა სიჩქარით გადასცემდნენ ხვეულს, რითაც საგრძნობლად აცხელებდნენ ღეროებს 1200-დან 1245 გრადუს ცელსიუსამდე ტემპერატურამდე.
მათ დაადგინეს, რომ ღეროს გარკვეული სიჩქარით (2,5 მილიმეტრი საათში) და გარკვეულ ტემპერატურაზე (1235 გრადუსი ცელსიუსი) გამოწევა ქმნის ციცაბო ტემპერატურულ გრადიენტს, რომელიც იწვევს გადასვლას ბეჭდური მედიის წვრილმარცვლოვან მიკროსტრუქტურაში.
”მასალა იწყება როგორც პატარა ნაწილაკები დეფექტებით, რომელსაც ეწოდება დისლოკაციები, როგორიცაა გატეხილი სპაგეტი”, - განმარტა კორდერომ.„მასალას გაცხელებისას ეს დეფექტები ქრება და აღდგება და მარცვლები შეიძლება გაიზარდოს.მარცვლები დეფექტური მასალისა და პატარა მარცვლების შთანთქმით — პროცესს, რომელსაც რეკრისტალიზაცია ჰქვია“.
სითბოს დამუშავებული ღეროების გაგრილების შემდეგ, მკვლევარებმა გამოიკვლიეს მათი მიკროსტრუქტურა ოპტიკური და ელექტრონული მიკროსკოპების გამოყენებით და აღმოაჩინეს, რომ მასალის აღბეჭდილი მიკროსკოპული მარცვლები შეიცვალა "სვეტიანი" მარცვლებით ან გრძელი, ბროლის მსგავსი უბნებით, რომლებიც თავდაპირველზე ბევრად დიდი იყო. მარცვლები..
”ჩვენ მთლიანად განვახორციელეთ რესტრუქტურიზაცია,” - თქვა წამყვანი ავტორი დომინიკ პიჩი.„ჩვენ ვაჩვენებთ, რომ ჩვენ შეგვიძლია გავზარდოთ მარცვლის ზომა სიდიდის რამდენიმე რიგით, რათა ჩამოვაყალიბოთ სვეტოვანი მარცვლების დიდი რაოდენობა, რამაც თეორიულად უნდა გამოიწვიოს მცოცავი თვისებების მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება“.
გუნდმა ასევე აჩვენა, რომ მათ შეეძლოთ აკონტროლონ ღეროების ნიმუშების წევის სიჩქარე და ტემპერატურა, რათა დაზუსტდეს მასალის მზარდი მარცვლები, შექმნან სპეციფიკური მარცვლის ზომისა და ორიენტაციის რეგიონები.კონტროლის ეს დონე მწარმოებლებს საშუალებას მისცემს დაბეჭდონ ტურბინის პირები საიტის სპეციფიკური მიკროსტრუქტურებით, რომლებიც შეიძლება მორგებული იყოს კონკრეტულ საოპერაციო პირობებზე, ამბობს კორდერო.
კორდერო გეგმავს 3D დაბეჭდილი ნაწილების თერმული დამუშავების გამოცდას ტურბინის პირებთან უფრო ახლოს.გუნდი ასევე ეძებს გზებს, რათა დააჩქაროს დაჭიმვის სიმტკიცე და ასევე შეამოწმოს სითბოს დამუშავებული სტრუქტურების მცოცავი წინააღმდეგობა.შემდეგ ისინი ვარაუდობენ, რომ თერმული დამუშავება საშუალებას მისცემს 3D ბეჭდვის პრაქტიკულ გამოყენებას სამრეწველო დონის ტურბინის პირების წარმოებისთვის უფრო რთული ფორმებითა და ნიმუშებით.
„ახალი პირები და პირების გეომეტრია გახდის ხმელეთზე დაფუძნებულ გაზის ტურბინებს და, საბოლოო ჯამში, თვითმფრინავის ძრავებს უფრო ენერგოეფექტურს“, - თქვა კორდერომ.”საბაზისო პერსპექტივიდან, ამან შეიძლება შეამციროს CO2-ის გამონაბოლქვი ამ მოწყობილობების ეფექტურობის გაუმჯობესებით.”
გამოქვეყნების დრო: ნოე-15-2022
