Tuangan kristal tunggal merujuk kepada kaedah tuangan yang mengawal proses penghabluran untuk menjadikan keseluruhan tuangan menjadi satu butiran. Teknik ini menghapuskan sempadan butiran, dengan itu meningkatkan sifat mekanikal bahan dan rintangan kakisan. Proses penuangan kristal tunggal biasanya merangkumi langkah-langkah berikut:
mencairkan:Bahan aloi cair pada suhu tinggi.
Pemejalan arah:Gunakan kristal benih untuk membimbing pemejalan aloi cecair untuk memastikan bahawa kristal tumbuh dalam arah tertentu.
Pembentukan kristal tunggal:Dengan mengawal kadar penyejukan dan kecerunan suhu, keseluruhan tuangan tumbuh dalam bentuk kristal tunggal.
Kelebihan bilah turbin tuang kristal tunggal
Menghapuskan sempadan bijian:Sempadan bijian ialah titik lemah bahan dalam persekitaran suhu tinggi. Tuangan kristal tunggal menghilangkan sempadan butiran, dengan itu meningkatkan rintangan rayapan dan rintangan keletihan bilah.
Prestasi suhu tinggi yang sangat baik:Struktur kristal tunggal masih boleh mengekalkan sifat mekanikalnya pada suhu tinggi dan sesuai untuk komponen suhu tinggi dalam enjin aeroangkasa dan turbin gas.
Anti-karat dan anti-pengoksidaan:Bahan struktur tunggal kristal berfungsi dengan baik dalam persekitaran pengoksidaan dan kakisan suhu tinggi, memanjangkan hayat perkhidmatan bilah.
Kecekapan turbin yang lebih baik:Bilah monokristalin mampu menahan suhu yang lebih tinggi, dengan itu meningkatkan kecekapan turbin dan output kuasa.
Bidang aplikasi Bilah turbin tuang kristal tunggal digunakan secara meluas dalam bidang berikut:
Aeroangkasa:Bilah turbin tekanan tinggi dan cakera turbin untuk enjin jet pesawat.
Tenaga:Bilah turbin untuk peralatan penjanaan kuasa turbin gas.
Tentera:Digunakan dalam enjin pesawat tentera dan mesin turbo berprestasi tinggi yang lain. sistem
Proses pembuatan Proses pembuatan bilah turbin tuang kristal tunggal adalah rumit dan biasanya termasuk langkah-langkah berikut:
Membuat acuan:Teknologi pembuatan acuan ketepatan digunakan untuk memastikan geometri kompleks dan ketepatan tinggi bilah.
Pemilihan dan penyisipan kristal benih:Pilih kristal benih yang sesuai dan masukkan ke dalam acuan untuk mengawal arah pertumbuhan kristal.
Pencairan dan penuangan vakum:Aloi dicairkan dalam persekitaran vakum dan dibuang ke dalam struktur kristal tunggal melalui proses pemejalan berarah.
Rawatan haba:Melalui satu siri proses rawatan haba, struktur mikro dan sifat mekanikal bahan dioptimumkan.
Rawatan permukaan:Guna pelbagai teknologi rawatan permukaan, seperti salutan penghalang haba (TBC), untuk meningkatkan rintangan suhu tinggi dan rintangan pengoksidaan bilah.
Bahan Utama Bahan yang biasa digunakan untuk bilah turbin tuang kristal tunggal termasuk:
Aloi super berasaskan nikel: Seperti Rene N5, Rene N6 dan CMSX-4, bahan ini mempunyai kekuatan suhu tinggi dan rintangan kakisan yang sangat baik.
Aloi berasaskan kobalt:Juga digunakan dalam beberapa aplikasi suhu tinggi, tetapi tidak seluas aloi berasaskan nikel. Pembangunan Masa Depan Teknologi tuangan kristal tunggal sentiasa berkembang untuk menampung keperluan suhu yang lebih tinggi dan persekitaran yang lebih kompleks.
Arah pembangunan masa depan termasuk:
Aloi baru:Membangunkan bahan aloi baharu dengan sifat suhu tinggi yang lebih tinggi.
Teknologi salutan lanjutan:Salutan penghalang haba dan salutan pelindung yang dipertingkatkan untuk meningkatkan lagi hayat perkhidmatan dan prestasi bilah.
Optimumkan proses pembuatan: tingkatkan kadar kejayaan dan kecekapan tuangan kristal tunggal melalui simulasi dan pengoptimuman komputer.
