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新热处理工艺技术——提高金属零件极端条件下的韧性和硬度
更新时间:2022-11-29 点击次数:131次

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2022年11月14日,长三角G60激光联盟秘书处获悉,麻省理工学院开发了一种新的热处理方式可改变金属3D打印的微观结构,使材料在极端热环境中更坚固、更有弹性。该技术可以使3D打印用于发电燃气轮机和喷气发动机的高性能叶片成为可能。同时可推动新的设计技术,这意味着人们还可获得更高的能源转换效3微信图片_20221129160148.png

技术背景



今天的燃气轮机叶片是通过传统的铸造工艺制造的,在这种工艺中,熔融金属被倒入复杂的模具中并定向凝固。这些部件由地球上一些最耐热的金属合金制成,因为它们设计用于在极热的气体中高速旋转,动过动能为发电厂发电或为喷气发动机提供推力。现在,人们对3D打印制造涡轮叶片的兴趣越来越大,除了其环境和成本优势外,它还可以让制造商快速生产出更复杂、更节能的叶片。但3D打印涡轮叶片一直存在一个难以逾越的大障碍:蠕变。麻省理工学院航空航天事业波音职业发展教授Zachary Cordero说“在实践中,这意味着燃气轮机的寿命会更短或燃油效率更低。”Cordero和他的同事找到了一种改进3D打印合金结构的方法,方法是增加一个额外的热处理步骤,将打印材料的细晶粒转化为更大的“柱状”晶粒,它是一种更坚固的微观结构,可以最大限度地减少材料的蠕变潜力,因为“柱”与最大应力轴对齐。研究人员表示,这种方法为燃气轮机叶片的工业3D打印扫清了道路。Cordero说“在不久的将来,我们设想燃气轮机制造商,将在大型3D打印工厂打印他们的叶片,通过使用我们的热处理对其进行后处理。3D打印将启用新的冷却架构,这样做的好处是可以提高涡轮机的热效率,使其产生相同数量的功率,同时燃烧更少的燃料,最终排放更少的二氧化碳。”


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