Teknologi Perlakuan Panas Rekristalisasi

Batang tipis superalloy cetakan 3D ditarik dari penangas air dan dilewatkan melalui koil induksi, lalu dipanaskan hingga suhu yang mengubah struktur mikronya, membuat material lebih elastis.

Bilah turbin gas biasanya diproduksi menggunakan proses pengecoran tradisional. Pabrikan menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang rumit, membiarkannya mengeras secara terarah, kemudian menggunakan berbagai peralatan permesinan untuk menyelesaikan bagian logam akhir. Bilahnya harus mampu berputar dengan kecepatan tinggi dalam gas yang sangat panas untuk menghasilkan listrik di pembangkit listrik dan memberikan daya dorong bagi mesin jet.

Namun, terdapat peningkatan minat dalam pembuatan bilah turbin melalui pencetakan 3D, sebuah metode yang ramah lingkungan dan hemat biaya serta memungkinkan produsen menghasilkan geometri bilah yang lebih kompleks dan hemat energi. Sayangnya, ada rintangan besar yang harus diatasi: merayap.

Creep adalah kecenderungan logam untuk berubah bentuk secara permanen di bawah tekanan mekanis yang berkelanjutan dan suhu tinggi. Penelitian sebelumnya menemukan bahwa proses pencetakan 3D menghasilkan partikel halus dengan ukuran mulai dari puluhan hingga ratusan mikron. Meskipun hampir tidak terlihat dengan mata telanjang, struktur mikro ini sangat rentan terhadap perambatan.

“Secara praktis, ini berarti turbin gas akan memiliki masa pakai lebih pendek atau lebih hemat bahan bakar,” jelas Zachary Cordero, Profesor Pengembangan Karir Boeing di bidang Aeronautika dan Astronautika di MIT.

Untuk mengatasi masalah ini, Cordero dan rekannya menemukan cara untuk memperbaiki struktur paduan cetakan 3D dengan menambahkan langkah perlakuan panas baru. Metode ini mengubah butiran halus bahan cetakan menjadi butiran "kolom" yang lebih besar, struktur mikro yang lebih kuat yang meminimalkan mulur pada bahan. Butir "pilar" sejajar dengan sumbu tegangan maksimum.

Penulis studi baru ini mengklaim bahwa metode perlakuan panas baru dapat merevolusi pencetakan 3D industri pada bilah turbin gas.

Cordero mengatakan: "Dalam waktu dekat, kami memperkirakan produsen turbin gas akan mencetak bilah dan baling-baling mereka di pabrik manufaktur aditif besar dan kemudian melakukan pasca-proses menggunakan perlakuan panas kami. Pencetakan 3D akan memungkinkan arsitektur pendinginan baru yang akan meningkatkan efisiensi termal dari turbin gas. turbin, sehingga menghasilkan jumlah listrik yang sama sambil membakar lebih sedikit bahan bakar dan pada akhirnya mengeluarkan lebih sedikit karbon dioksida."

Pengaturan rekristalisasi terarah. Keluarkan sampel dari cairan pendingin melalui zona panas. Gradien termal yang curam di depan zona panas mempertahankan kepadatan dislokasi yang tinggi yang mengarah ke bagian depan rekristalisasi.

​