1 Razvoj motora zrakoplovnih plinskih turbina
Kako su se zahtjevi za izvedbu zrakoplova za prijevoz, vojska, proizvodnja i druge svrhe povećavali, najraniji motori klipa više nisu mogli zadovoljiti potrebe leta brzih brzina. Stoga, od 1950 -ih, motori s plinskim turbinama postupno postaju uobičajeni.
Godine 1928. sir Frank Whittle iz Ujedinjenog Kraljevstva u svojoj je diplomiranoj tezi istaknuo "Budući razvoj zrakoplova" dok je studirao na vojnoj akademiji da se u to vrijeme, budući razvoj propelerskih motora, nije mogao prilagoditi potrebama velike visine ili brzine leta koji prelaze 800 km/h. Prvo je predložio koncept onoga što se danas naziva mlazni motor (motorni motor): komprimirani zrak se pruža u komori za izgaranje (izgaranje) kroz tradicionalni klip, a generirani plin s visokim temperaturama izravno se koristi za pokretanje leta, što se može smatrati propelerskim motorom plus dizajn komore za izgaranje. U narednim istraživanjima, napustio je ideju o korištenju teškog i neučinkovitog klipa i predložio je pomoću turbine (turbine) kako bi komprimirani zrak osigurao komoru za izgaranje, a snaga turbine dobivena je iz visokotemperaturnog ispušnog plina. 1930. Whittle se prijavio za patent, a 1937. godine razvio je prvi svjetski centrifugalni turboJet motor, koji se službeno koristio u zrakoplovu Gloster E.28/39 1941. godine. Od tada, motori plinskih turbina dominirali su zrakoplovnom snagom i važnim je nacionalnim i tehnološkim industrijskim razinom.
Motori zrakoplova mogu se podijeliti u četiri osnovne vrste u skladu s njihovim upotrebama i strukturnim karakteristikama: turbojet motori, turbofan motori, turbosaft motori i turboprop motori:
Motori zrakoplovnih plinova nazivaju se turbojetnim motorima, koji su najraniji motori plinskih turbina koji se koriste. Iz perspektive načina na koji se stvara potisak, turbojetni motori su najjednostavniji i najravniji motori. Obrazloženje se oslanja na reakcijsku silu nastalu velikom brzinom ubrizgavanja vrtloga. Međutim, protok zraka velike brzine istovremeno oduzima puno topline i kinetičke energije, uzrokujući veliki gubitak energije.
Turbofan motor dijeli zrak koji se ulijeva u motor na dvije staze: unutarnji kanal i vanjski kanal, koji povećava ukupni protok zraka i smanjuje temperaturu ispušnih plinova i brzinu protoka zraka u unutarnjem kanalu.
Turboshaft i turboprop motori ne stvaraju potisak ubrizgavanjem protoka zraka, tako da su temperatura i brzina ispušnih plinova znatno smanjena, toplinska učinkovitost je relativno visoka, a brzina potrošnje goriva motora niska, što je pogodno za zrakoplove dugog dometa. Brzina propelera općenito se ne mijenja, a različiti potisci dobivaju se podešavanjem kuta noža.
Propfan motor je motor između turboprop i turbofanskih motora. Može se podijeliti u motore propfana s propusnim propelerom i motorima propfana bez propelerskih slučajeva propelera. Propfan motor je najkonkurentniji novi motor za uštedu energije pogodan za podzvučni let.
Građanski zrakoplovni motori prošli su više od pola stoljeća razvoja. Struktura motora razvijala se od ranog centrifugalnog turbinskog motora do motora s jednim rotorom, od motora s turbojetom s dvostrukim rotorom do turbofanskog motora s niskim zaobilaznim omjerom, a zatim do turbofana visoke zaobilazne omjere. Struktura je kontinuirano optimizirana potragom za učinkovitošću i pouzdanošću. Temperatura ulazne turbine bila je samo 1200-1300 k u prvoj generaciji turbojetnih motora u 1940 -ima i 1950 -ima. Povećao se za oko 200K sa svakom nadogradnjom zrakoplova. Do 1980 -ih, temperatura ulaza u turbini naprednih borbenih aviona četvrte generacije dosegla je 1800-2000 k [1].
Načelo centrifugalnog kompresora zraka je da rotor pokreće plin da se okreće velikom brzinom, tako da plin stvara centrifugalnu silu. Zbog protoka tlaka ekspanzije plina u rotorku, brzina protoka i tlak plina nakon prolaska kroz rotor povećavaju se, a komprimirani zrak se kontinuirano proizvodi. Ima kratku aksijalnu dimenziju i visoki omjer tlaka u jednostepedi. Axialflow zračni kompresor je kompresor u kojem protok zraka u osnovi teče paralelno s osi rotirajućeg rotora. Aksijalni kompresor protoka sastoji se od više faza, a svaka faza sadrži red noževa rotora i sljedeći red noževa statora. Rotor je radni lopatici i kotač, a stator je vodič. Zrak se prvo ubrzava noževima rotora, usporava i komprimira u kanalu noža statora, a ponavlja se u multistalnim lopaticama dok ukupni omjer tlaka ne dosegne potrebnu razinu. Aksijalni kompresor protoka ima mali promjer, što je prikladno za višestupanjsku upotrebu tandema za dobivanje većeg omjera tlaka.
Turbofan motori obično koriste omjer zaobilaznika, omjer tlaka motora, temperaturu ulazne turbine i omjer tlaka ventilatora kao parametre dizajna:
Omjer zaobilaza (BPR): Omjer mase plina koji teče kroz izlazne kanale i mase plina koji teče kroz unutarnje kanale u motoru. Rotor na prednjoj strani turbojet motora obično se naziva kompresor niskog tlaka, a rotor na prednjoj strani turbofan motora obično se naziva ventilator. Plin pod pritiskom koji prolazi kroz kompresor niskog tlaka prolazi kroz sve dijelove turbojet motora; Plin koji prolazi kroz ventilator podijeljen je u unutarnje i vanjske kanale. Od pojave turbofanskih motora, BPR se povećava, a taj se trend posebno vidljiv u civilnim turbofanskim motorima.
Omjer tlaka motora (EPR): Omjer ukupnog tlaka na izlazu mlaznice prema ukupnom tlaku na ulazu kompresora.
Turbina ulazne emaperature: temperatura ispušnog komora kada uđe u turbinu.
Omjer kompresije ventilatora: Također se naziva omjer kompresije, omjer tlaka plina na izlazu kompresora prema tlaku plina na ulazu.
Dvije učinkovitosti:
Toplinska učinkovitost: mjera kako motor učinkovito pretvara toplinsku energiju koja se stvara izgaranjem u mehaničku energiju.
Učinkovitost pogona: mjera udjela mehaničke energije koju generira motor koji se koristi za pokretanje zrakoplova.
第一篇结束
2 Razvoj lopatice turbine
Iterativni razvoj
Uzimajući turbofan motor kao primjer, vrijednost lopatica čini čak 35%, a oni su kritična komponenta u proizvodnji motora zrakoplova. U motoru postoje 3, 000 do 4, 000 zrakoplovne oštrice, koje se mogu podijeliti u tri kategorije: lopatice ventilatora, lopatice kompresora i lopatice turbine. Vrijednost turbinskih noževa je najveća, dosežući 63%. Istodobno, oni su i noževi s najvećim poteškoćama u proizvodnji i troškovima proizvodnje u turbofanskim motorima [2].
U 1970 -ima, Sjedinjene Države bile su prve koje su koristile oštrice za očvršćivanje usmjerenja PWA1422 u vojnim i civilnim motorima zrakoplova.
Nakon 1980-ih, omjer potiska i mase motora treće generacije porastao je na više od 8, a lopatice turbine počele su koristiti SX, PWA1480, Renén4, CMSX {8}}}. Njegov temperaturni kapacitet je 80K veći od one najboljeg usmjerenog učvršćivanja koja baca visoku temperaturu legure PWA1422. Prednosti. U kombinaciji s filmom hlađenje jednokanalne šuplje tehnologije, radna temperatura turbinskih lopatica doseže 1600-1750 k. .
Turbofanski motor četvrte generacije koristi drugu generaciju SXPWA1484, Renén5, CMSX -4 i DD6. Dodavanjem RE elemenata i višekanalne tehnologije hlađenja visokog pritiska, radna temperatura turbinskih lopatica doseže 1800K -2000 k. U 2000k i 100h trajna snaga doseže 140MPA.
SX treće generacije razvijen nakon 1990-ih uključuje Renén6, CMRX -10 i DD9, koji imaju vrlo očite prednosti snage puzanja u odnosu na SX druge generacije. Pod zaštitom složenih rashladnih kanala i prevlaka s termalnim barijerama, temperatura ulazne turbine može izdržati dosegnuta 3000K. Intermetalna složena legura koja se koristi u noževima doseže 2200k, a trajna snaga 100H doseže 100MPa.
Trenutno su u razvoju SX četvrte generacije koje je predstavio MC-NG [4], TMS -138, itd., I peta generacija SX zastupljena s TMS -162, itd. Njegov sastav karakterizira dodavanje novih rijetkih elemenata Zemlje, poput PT-a, koji značajno poboljšava izvedbu S-TEMPERATURA. Radna temperatura visokotemperaturne legure pete generacije dosegla je 1150 stupnjeva, što je blizu teorijske granične radne temperature od 1226 stupnjeva.
3 Razvoj pojedinačnih kristala na bazi nikla
3.1 Karakteristike sastava i fazni sastav jednostalnih napeta na bazi nikla
Prema vrsti matričnih elemenata, legure s visokim temperaturama mogu se podijeliti na željezo, nikla na temelju nikla i kobalta, a dalje podijeliti na makrostrukturu od lijevanja, kovanja i praha. Legure na bazi nikla imaju bolje performanse visoke temperature od ostale dvije vrste legura visokih temperatura i mogu dugo raditi u teškim visokim temperaturama.
Legure visoke temperature na bazi nikla sadrže najmanje 50% NI. Njihova FCC struktura čini ih vrlo kompatibilnim s nekim legirajućim elementima. Broj legirajućih elemenata dodanih tijekom procesa dizajniranja često prelazi 10. Zajedništvo dodanih legirajućih elemenata klasificira se na sljedeći način: (1) Ni, Co, Fe, Cr, RU, RE, MO i W su prvoklasni elementi, koji služe kao stabilizirajući elementi austenita; (2) AL, TI, TA i NB imaju veće atomske radijuse, koji promiču stvaranje faza jačanja poput složenih Ni3 (Al, TI, TA, NB) i su elementi druge klase; (3) B, C i ZR su elementi treće klase. Njihova atomska veličina mnogo je manja od veličine ni atoma, a lako se odvoje od granica zrna u fazi, igrajući ulogu u jačanju granice zrna [14].
Faze nikla na bazi nikla jednostrukih kristalnih visokih temperatura uglavnom su: faza, 'faza, faza karbida i topološka faza bliske pakirane (TCP faza).
Faza: Faza je austenitna faza s kristalnom strukturom FCC -a, što je čvrsta otopina formirana elementima kao što su CR, MO, Co, W i RE otopljena u niklu.
'Faza:' faza je Ni3 (al, Ti) intermetalni spoj FCC -a, koji se formira kao faza oborina i održava određenu koherenciju i neusklađenost s fazom matrice, a bogat je AL, TI, TA i drugim elementima.
Karbidna faza: Polazeći od druge generacije SX na bazi nikla, dodaje se mala količina C, što rezultira pojavom karbida. Mala količina karbida raspršena je u matrici, što u određenoj mjeri poboljšava visoke temperaturne performanse legure. Općenito je podijeljen u tri vrste: MC, M23C6 i M6C.
TCP faza: U slučaju starenja usluge, prekomjerni vatrostalni elementi kao što su CR, MO, W, i RO potiču oborinu TCP faze. TCP se obično formira u obliku ploče. Struktura ploče ima negativan utjecaj na svojstva duktilnosti, puzanja i umora. TCP faza jedan je od izvora pukotina puknuća.
Mehanizam za jačanje
Snaga napeta na bazi nikla dolazi iz spajanja višestrukih mehanizama očvršćivanja, uključujući jačanje čvrste otopine, jačanje oborina i toplinsko obradu kako bi se povećala gustoća dislokacije i razvila potkonstrukcija dislokacije kako bi se osiguralo jačanje.
Očvršćivanje čvrste otopine je poboljšati osnovnu čvrstoću dodavanjem različitih topivih elemenata, uključujući CR, W, CO, MO, RE i Ru.
Različiti atomski radijusi dovode do određenog stupnja izobličenja atomske rešetke, što inhibira kretanje dislokacije. Jačanje čvrste otopine povećava se s povećanjem razlike atomske veličine.
Jačanje čvrste otopine također ima učinak smanjenja energije greške u slaganju (SFE), uglavnom inhibirajući poprečno klizanje dislokacije, što je glavni način deformacije ne-idealnih kristala na visokim temperaturama.
Atomski klasteri ili mikrostruktura kratkog dometa su još jedan mehanizam koji pomaže u postizanju jačanja kroz čvrstu otopinu. RE atomi u SX segregiraju u području zateznog stresa jezgre dislokacije na / 'sučelju, formirajući "Cottrell atmosferu", što učinkovito sprječava kretanje dislokacije i širenje pukotina. (Atomi rastvora koncentrirani su u području zateznog naprezanja rubnih dislokacija, smanjujući izobličenje rešetke, tvoreći konstrukcije plina Coriolis i stvarajući snažan učinak jačanja čvrste otopine. Učinak se povećava s povećanjem koncentracije atoma rastvora i povećanjem razlike u veličini)
Re, W, Mo, Ru, CR i Co učinkovito jačaju fazu. Čvrsta otopina jačanja matrice igra izuzetno važnu ulogu u jačini puzanja nikla na bazi nikla.
Na efekt otvrdnjavanja oborina utječe volumen frakcija i veličina 'faze. Svrha optimizacije sastava legura visoke temperature uglavnom je povećanje volumne udio 'faze i poboljšanje mehaničkih svojstava. SX legure visoke temperature mogu sadržavati 65% -75% 'faze, što rezultira dobrom snagom puzanja. To predstavlja korisnu maksimalnu vrijednost učinka jačanja / 'sučelja, a daljnje povećanje će dovesti do značajnog smanjenja čvrstoće. Na snagu puzanja visokih temperatura legura s visokim frakcijom volumena faze utječe veličina čestica 'faza. Kad je veličina faze mala, dislokacije su teže popeti se oko nje, što rezultira smanjenjem čvrstoće puzanja. Kad su dislokacije prisiljene rezati 'fazu, čvrstoća puzanja doseže svoj maksimum. Kako se 'čestice faze povećavaju u veličini, dislokacije se savijaju između njih, što rezultira smanjenjem čvrstoće puzanja [14].
Postoje tri glavna mehanizma za jačanje oborina:
Ojažavanje neusklađenosti rešetke: 'Faza se raspršuje i taloži u faznoj matrici na koherentan način. Obje su FCC strukture. Nepoznavanje rešetke odražava stabilnost i stres stanja koherentnog sučelja između dvije faze. Najbolji je slučaj da matrica i taložena faza imaju istu kristalnu strukturu i parametre rešetke iste geometrije, tako da se u fazi može ispuniti više precipitiranih faza. Raspon neusklađenosti visokih temperatura legura na bazi nikla je 01%. Re i ru očito su odvojeni s fazom. Povećanje RE i Ru povećava neusklađenost rešetke.
Osnaživanje redoslijeda: rezanje dislokacije uzrokovat će poremećaj između matrice i taložene faze, što zahtijeva više energije
Mehanizam zaobilaženja dislokacije: nazvan orowan mehanizam (orowan klanjanje), to je mehanizam za jačanje u kojem taložna faza u metalnoj matrici ometa dislokaciju u pokretu od nastavljanja. Osnovni princip: Kada se pokretna dislokacija susreće s česticom, ne može proći, što rezultira zaobilaznim ponašanjem, rastom dislokacije i potrebna pokretačka sila, što rezultira jačanjem učinka.
3.3 Razvoj metoda lijevanja visokih temperatura
Najranija legura koja se koristi u visokim temperaturama može se pratiti do izuma nikroma 1906. godine. Pojava turbo kompresora i motora s plinskim turbinama potaknula je značajan razvoj visokih temperatura. Oštrice prve generacije motora s plinskim turbinama proizvedeni su ekstruzijom i kovanjem, što je očito imalo ograničenja vremena. Trenutno se visokotemperaturne legure turbinske noževe uglavnom izrađuju ulaganjem ulaganja, posebno usmjerenim učvršćivanjem (DS). DS metodu prvi je izumio tim Vernyder -a Pratt & Whitney u Sjedinjenim Državama 1970 -ih [3]. U desetljećima razvoja, preferirani materijal za turbinske lopatice promijenio se iz ekviaksnih kristala u kolonadne kristale, a zatim se optimizirao na jednostalno visokotemperaturne legure.
DS tehnologija koristi se za proizvodnju komponenti SX-a od legure stupaca, što značajno poboljšava duktilnost i otpornost na toplinski udar legura visokih temperatura. DS tehnologija osigurava da proizvedeni stuparni kristali imaju [001] orijentaciju, koja je paralelna s glavnom osi napona dijela, a ne slučajnom orijentacijom kristala. U principu, DS mora osigurati da se učvršćivanje rastaljenog metala u lijevanju provodi s metalom tekućih dovoda koji je uvijek u samo iscrpljenom stanju.
Bacanje stupanskih kristala mora ispuniti dva uvjeta: (1) jednosmjerni toplinski tok osigurava da se sučelje krute-tekućine na točki rasta zrna kreće u jednom smjeru; (2) Ne smije postojati nukleacija ispred smjera pokretanja sučelja krute-tekućine.
Budući da se lom oštrice obično događa u slaboj strukturi zrna visoke temperature, kako bi se uklonila granica zrna, tijekom postupka usmjerenja koristi se kalup za očvršćivanje sa strukturom "selektora zrna". Veličina poprečnog presjeka ove strukture blizu je veličine zrna, tako da samo jedno optimalno uzgojeno zrno ulazi u šupljinu kalupa od lijevanja, a zatim nastavlja rasti u obliku jednog kristala dok se cijela oštrica ne sastoji od samo jednog zrna.
Kristalni selektor može se podijeliti u dva dijela: početni blok i spiralu:
Na početku DS procesa zrna počinju nuklearati na dnu početnog bloka. U ranoj fazi rasta zrna, broj je velik, veličina je mala, a razlika orijentacije velika. Konkurentno ponašanje rasta između žitarica dominira, a geometrijski blokirajući učinak bočnog zida je slab. U ovom je trenutku učinak optimizacije orijentacije očit; Kad se visina zrna u početnom bloku poveća, broj zrna se smanjuje, veličina se povećava, a orijentacija je blizu. Konkurentno ponašanje rasta između zrna smanjuje se, a geometrijski blokirajući učinak bočnog zida dominira, osiguravajući da se kristalni smjer može kontinuirano optimizirati, ali učinak optimizacije orijentacije je oslabljen. Smanjivanjem polumjera početnog bloka i povećanjem visine početnog bloka, orijentacija zrna koja ulazi u spiralni presjek može se učinkovito optimizirati. Međutim, povećanje duljine početnog bloka skratit će učinkovit prostor za rast lijevanja i pružiti vam proizvodni ciklus i troškove pripreme. Stoga je potrebno razumno dizajnirati geometrijsku strukturu supstrata.
Glavna funkcija spirale je učinkovito odabir pojedinačnih kristala, a sposobnost optimizacije orijentacije zrna je slaba. Kada se DS proces provodi u spiralu, zakrivljeni kanal pruža prostor za rast grana dendrita, a sekundarni dendriti zrna napreduju u smjeru linije linije. Zrno ima snažan trend bočnog razvoja, a orijentacija zrna je u fluktuirajućem stanju, sa slabim efektom optimizacije. Stoga, odabir zrna u spiralu uglavnom ovisi o prednost geometrijske restrikcije, prednost rasta konkurentskog rasta i prednost prostorne ekspanzije zrna u spiralnom segmentu [7], a ne prednost rasta preferirane orijentacije zrna, koja ima snažnu slučajnost [6]. Stoga je glavni razlog neuspjeha selekcije kristala taj što spirala ne igra ulogu selekcije jednog kristala. Povećavanjem vanjskog promjera spirale, smanjenjem nagiba, promjera spiralne površine i smanjenjem početnog kuta, učinak selekcije kristala može se značajno poboljšati.
Za pripremu šupljih jednostalnih turbinskih lopatica zahtijeva više od desetaka koraka (topljenje glavnih legura, priprema ljuske s jednom kristalnom membranom, složena konfiguracijski keramički jezgra, lijevanje taline, usmjereno učvršćivanje, toplinsko obradu, površinski tretman, pripremu toplinske barijere itd.). Složeni postupak sklon je različitim oštećenjima, kao što su zrna zalutale, pege, granice malog kuta zrna, kristali pruga, odstupanje orijentacije, rekristalizacija, granice zrna velikih kuta i neuspjeh selekcije kristala.
第2篇结束
4 Formiranje oštećenja u DS procesu
Kako struktura naprednih turbinskih lopatica postaje složenija i veća veličine, razne oštećenja zalutala, poput zalutalih zrna, pjega, granica zrna niskog kuta, prugastih kristala, odstupanja od orijentacije, rekristalizacije, granica zrna visokog kuta i neuspjeha kristalnog selekcije vjerojatnije je da će se tijekom postupka rasta kristala. Bacanje lopatica turbine u obliku pojedinačnih kristala značajan je izazov za ljevaonice.
Problemi koji postoje u jednim kristalnim turbinama uglavnom su koncentrirani u procesu rasta, što je usko povezano sa strukturom i postupkom rasta jednostalnih turbina. Prvo, tijelo turbinske lopatice je tanko, tenon je debeo i velik, oblik poprečnog presjeka je promjenjiv, zakrivljenost se uvelike razlikuje, unutarnja struktura rashladnog sustava je izuzetno složena, a postoje mnoge mikrostrukture poput rupa zračnog kalupa i spojlera, koje dovode do rasta, a na rast i varijabilna rasta, koji mogu biti u rastu, a na rastu i DENDRUSTICIJSKIM PROMEDIJIMA INSURZIJSKE PUTOVE INDIONSITACIJE INSURZIJSKE DENDRUSTICE INSUSDITACIJE INSUSITITA IZUZIMENJA INSURZITA mane. Ozbiljnije, povećanje veličine lopatice turbine proširit će put rasta jednog kristala, posebno na drugom kraju ploče za hlađenje vode. U kasnijoj fazi rasta pojedinačnog kristala, temperaturni gradijent naglo se smanjuje s porastom udaljenosti, uzrokujući da se dendriti razlikuju i povećavaju tendenciju oštećenja učvršćivanja [6].
Žitarice
Zarobljeni kristali odnose se na amorfne regije između granica zrna ili kristala formiranih dva ili više kristala isprepletenih, sudarajući se ili rastući u materijalu. Na rubnoj ploči SX turbinske oštrice, presjek lijevanja doživjet će nagle promjene u geometrijskoj veličini, a raspodjela temperaturnog polja u ovom području je vrlo složena; Tijekom procesa očvršćivanja oštrice, legura podmukla na rubu lijevanja premašuje kritičnu nukleaciju podmukla leguru, što rezultira heterogenom nukleacijom nečistoća na rubu lijevanja, formirajući kristale za rubove [9].
Prethodne studije pokazale su da, kada je veličina rubne ploče mala, dendriti originalnih zrna višeg reda rastu u rubnu ploču, a ne formiraju se kristali za trampanj. Kako se veličina rubne ploče povećava, na unutarnjim uglovima rubne ploče prvi se formira veliki broj sitnih kristala, a nekoliko kristala trapsa raste u rubnu ploču u obliku dendrita, suzbijajući izvorna zrna u sredini rubne ploče [6]. Kako se veličina rubne ploče i dalje povećava, na rubu rubne ploče nalazi se veliko podložno hlađenje, tekućina od legure se brzo očvrsne, a stvara se veliki napon skupljanja; Učinkovitost raspršivanja topline prelaznog područja ploče lopatice je loša, podmukla je malo, a generirani dendriti slomljeni su naprezanjem skupljanja, tvoreći kristale trapma koji rastu prema sredini rubne ploče [9]. Prema eksperimentalnim istraživanjima, smanjenje visine platforme, povećanje duljine platforme, vanjska strana platforme i sastav legure s visokim sadržajem vatrostalnih elemenata (RE, W, TA, HF) povećavaju tendenciju stvaranja kristala nečistoća [10].
Formiranje kristala nečistoće na rubnoj ploči može se kontrolirati optimiziranjem postupka očvršćivanja usmjerenog (smanjenjem brzine očvršćivanja), lokalnom tretmanom obloga (premaz s materijalima toplinskog otpora) i dodavanjem sustava za sjenjenje.
Fobračun
U kasnijoj fazi rasta jednih kristalnih lopatica, posebno na udaljenosti od vodene ploče za hlađenje, lako je formirati neke lanac, fine ekvivizirane zrna paralelne s smjerom rasta kristala. Budući da površina oštećenja nakon makroskopske korozije pokazuje očite mrlje, ona se naziva lanacama pjegama ili pjegama. Trenutno se struktura turbinskih lopatica obično komplicira, a sadržaj elemenata legure visoke točke u leguri i dalje se povećava, što dovodi do povećanja sklonosti stvaranja pera.
Mehanizam formiranja pjega uglavnom je uzrokovan konvekcijom legurne tekućine uzrokovane segregacijom rastvora tijekom očvršćivanja, a također je povezan s ponovnim pomicanjem sekundarnih dendrita i odstupanjem primarnih dendrita. U procesu DS -a, W i Re su obogaćeni na području dendritnog stabljike, a Al i TA su obogaćeni u leguri tekućine između dendrita. Postoji razlika u gustoći između prvog i drugog. Kako se kašasti zona očvrsne, razlika između gustoće legure tekućine u kašastu zoni i gustoće tekućine na frontu za odbacivanje raste. Raspodjela gustoće teških gornjih i lakih dna uzrokuje da legura u kašasti zona podliježe uzgodu prema gore. Kada se premaši viskozni otpor legure tekućine u kašastim zoni, legura u legura u zoni kašaja konvektirat će se između dendrita i tvoriti konvekcijski kanal određene širine u kašastu zoni. Protok ove legurne tekućine rastopit će ili razbiti dendrite kako bi formirao fragmente dendrita. Ako ovi fragmenti dendrita nemaju vremena da izlaze iz kanala s legurnom tekućinom i ostanu u kanalu, formirat će mjesta na površini lijevanja dok se kanal učvršćuje [11].
Povećavanje sadržaja komponenti TA i Al legure i smanjenje sadržaja W i RE može pomoći u smanjenju sklonosti stvaranju pera. U procesu DS -a, povećanje brzine povlačenja i povećanje gradijenta temperature može smanjiti tendenciju stvaranja pjega. Vibracija može značajno oslabiti konvekciju tekuće faze tijekom usmjerenog učvršćivanja, smanjujući na taj način tendenciju stvaranja pera.
Granica zrna niskog kuta
Stvaranje granica zrna niskog kuta povezano je s orijentacijskim odstupanjem dendrita uzrokovanih deformacijom dendrita: (1) termomehanički stres nastao oborinom 'faze tijekom rasta ustaljenog stanja; (2) opstrukcija i ekstruzija ljuske kalupa uzrokuju stres skupljanja u dendritima; (3) Konvekcija rastvora uzrokovana neravnim temperaturnim poljem u kašastim zonama i asimetrična sila na dendriti dovode do plastične deformacije dendriteta, što pokreće kumulativnu promjenu orijentacije dendrita. Granica zrna niskog kuta nastaje na spoju odbijenog dendrita i izvornog nenetiranog dendrita.
Kad se jedno kristalna oštrica velike veličine očvrsne, S/L sučelju je teško održavati ravninsko stanje (konkavno kada je brzina povlačenja velika i konveksna kada je brzina povlačenja niska). Smjer gradijenta temperature ne-strašnog S/L sučelja ne podudara se s aksijalnim smjerom uzorka. Svaka fluktuacija u postupku skrijevanja može uzrokovati promjene orijentacije, formirajući granice zrna niskog kuta. Ove fluktuacije mogu uzrokovati da neki dendriti rastu u nestabilnom stanju tijekom procesa rasta iz zone ekspanzije do tijela noža, što rezultira kutom granice zrna niskog kuta u tijelu lopatice uglavnom koncentriranog u rasponu od 2 stupnja -6 stupnja. To se određuje svojstvima zaliha legure, a teško je pronaći razuman način da ga izbjegnete [12].
Broj granica zrna malih kutova u zoni proširenja značajno je niži od onog u tijelu lopatica, a kut misorientacije također je mnogo manji, ali broj lokacija s kutovima mizioniranja manji od 2 stupnja u zoni proširenja i tijelo noža je usporediv, što ukazuje na to da imaju usporedive sposobnosti za stvaranje malih pogrešnih uvjerenja. To je zato što je zona proširenja u ranoj fazi rasta jednog kristala, a većina dendrita pokazuje rast stabilnog stanja, dok je broj dendrita u rastu stabilnog stanja u zoni proširenja i tijela noža je usporediv.
Kristal
Prošireni kristali su vrsta uskog linearnog oštećenja na površini lijevanja, koji se uglavnom pojavljuju na gornjem dijelu lopatice lijevanja. Obično su širine oko 1 mm i nekoliko do desetaka mm dugih, s prepoznatljivim početnim položajem. Obično nestaju nakon što su uzgajali nekoliko centimetara, ali također se mogu proširiti i bočno na cijelu oštricu, razvijajući se od linearne defekte na trodimenzionalni defekt velikih razmjera i pretvarajući se u razni kristalni defekt. Smjer kristala pruge uvijek je u osnovi u skladu s smjerom rasta dendrita na tom mjestu.
Pojava kristala pruga nastaje zbog činjenice da je glavno deblo jednog dendrita na površini lijevanja srušena u kašastu zonu, ali je zavarena zaostalom tekućinom, pokazujući očigledno polazište. Glavni razlog ovog suza je taj što je dendritno skupljanje uzrokovano prianjanjem školjke ozbiljno ometano ili je čvrstoća dendrita ozbiljno oštećena zbog rezanja uključivanja. Tvrnuti dendrit podvrgnut će određenom stupnju ukupnog odstupanja, formirajući usko zrno zatvoreno granicom zrna malog kuta na strukturi matrice [12].
Rekristalizacija
SX se uglavnom sastoji od faze i 'faze u obliku eutektičke kombinacije. Kad je lokalna energija visoka zbog koncentracije deformacijskog naprezanja u lokalnom području površine, a zatim kada dosegne određenu temperaturu u kasnijem zagrijavanju, 'faza se otapa u jednoj kristalnoj leguri. Nakon otapanja, vrlo je lako formirati staničnu strukturu u području otapanja faze. Površinska rekristalizacija SX -a prvo započinje na površini dendrita na površini. Početna organizacija je mobilna. Tada zrna počinju postupno rasti u eutektičkoj fazi / 'područje koje sadrži grubu' fazu. Rast rekristaliziranih zrna popraćen je jasnim sučeljem između 'kristalnih zrna i matrice [13]. Važan uvjet za stvaranje rekristaliziranih zrna: raspuštanje faze lijeva.
