Med hensyn til mekaniske egenskaber udviser GH4151-legeringen fremragende høj-temperaturstyrke, oxidationsbestandighed og udmattelsesbestandighed. Dens driftstemperatur kan nå op på 800 grader, hvilket kan opfylde kravene til motorturbineskiver med højt trækkraft-til-vægtforhold. Mikrostrukturen af denne legering består af en austenitmatrix og fint spredte forstærkningsfaser. Disse forstærkningsfaser (Ni3(Al,Ti)) er kernemekanismen for legeringens fremragende høje-temperaturstyrke og krybemodstand. Anvendelse af ESR-proces i nikkel-baserede superlegeringer
Elektroslaggeomsmeltning (ESR)-processen er en vigtig metalraffineringsteknologi, der er særligt velegnet til fremstilling af nikkel-baserede superlegeringer. Under beskyttelse af slagger smeltes og renses metallet, hvilket effektivt fjerner oxidindeslutninger og kontrollerer skadelige elementer som svovl og fosfor. Gennem sekundær omsmeltning kan der opnås en mere ensartet kemisk sammensætning, finere mikrostruktur og højere udmattelses- og brudsejhed.
For nikkel-baserede superlegeringer har ESR-processen følgende fordele:
Forbedring af legeringsrenhed og reduktion af ikke-metalliske indeslutninger
Forbedring af ensartetheden af legeringens mikrostruktur
Forbedring af legeringens høje-mekaniske egenskaber
Forøgelse af udmattelsestiden og brudsejheden af legeringen
Den numeriske simulering af nikkel-baseret superlegering ESR anvender sædvanligvis den endelige elementanalysemetode, og det vigtigste forskningsindhold omfatter:
Simulering af strømningsadfærd i smeltet bassin
Forudsigelse af temperaturfeltfordeling
Simulering af størkningsproces
Analyse af makroskopisk segregation fænomen
Vores virksomhed har etableret en kontinuerlig makroskopisk segregationsmodel for at studere dannelsesmekanismen for kanalsegregation under ESR-processen. Denne model validerer den valgte størkningsvej gennem termodynamiske beregningsresultater og sammenligner kanalsegregeringsresultaterne beregnet af den makroskopiske segregationsmodel med eksperimentelle data. Undersøgelsen fandt, at dannelsen af kanalsegregation er tæt forbundet med smeltehastigheden, hvilket giver et videnskabeligt grundlag for at indstille passende procesparametre i den faktiske produktion.
ESR-procesoptimeringsmetoder og -teknologier
Optimeringen af nikkel-baseret høj-temperaturlegerings-ESR-proces er en kompleks proces, der involverer koordineret regulering af flere procesparametre. I øjeblikket omfatter de vigtigste optimeringsmetoder og teknologier:
Procesparameteroptimering:
Kontrol af smeltehastighed: Forskning viser, at smeltehastigheden har en væsentlig indflydelse på dannelsen af defekter såsom kanalsegregering
Optimering af slaggesammensætning: Valg af passende slaggesammensætning kan forbedre omsmeltningseffektiviteten og metalkvaliteten
Justering af strøm- og spændingsparametre: Påvirker formen af den smeltede pool og varmefordelingen
Avanceret kontrolteknologi:
Brug af dyb forstærkende læringsalgoritmer til at optimere procesparametre og behandlingsveje
Realtidssignalanalyse-og lukket-sløjfekontrol
Udforskning af procesparameterrummet ved hjælp af kunstig intelligens-teknologi
Kvalitetskontrolstrategier:
Streng kontrol med råvarekvaliteten
Optimering af varmebehandlingsprocessen
Implementering af online overvågning og fejlsøgning
Smart Manufacturing System Engineering Center ved Shanghai University of Science and Technology foreslog en omfattende optimeringsramme baseret på dybe forstærkende læringsalgoritmer til matchning af procesparametre og behandlingsveje, hvilket giver nye ideer til optimering af ESR-processen for nikkel-baserede høj-temperaturlegeringer. Denne metode kan forbedre processtabiliteten og produktkvaliteten markant.
Den nikkel-baserede GH4151 superlegering, der bruges som en høj-temperaturlegering til 800 graders turbineskiver, har fremragende høje-temperaturegenskaber. ESR-processen er nøgleteknologien til at forbedre dens kvalitet. Gennem numerisk simulering og procesoptimering kan mikrostrukturens ensartethed og mekaniske egenskaber af legeringen forbedres væsentligt.
Fremtidige forskningsretninger kan omfatte:
Udvikling af mere nøjagtige numeriske simuleringsmodeller
Udforskning af anvendelsen af kunstig intelligens i procesoptimering
Undersøgelse af nye slaggesystemer og elektrodematerialer
Udvikling af online overvågning og intelligente kontrolsystemer
Med den kontinuerlige stigning i trækkraft-til-vægtforholdet for flymotorer vil den nikkel-baserede GH4151-superlegering og dens ESR-procesoptimeringsteknologi spille en stadig vigtigere rolle inden for rumfartsområdet.
