Topirea metalului în zbor parabolic
Măsurători fără contact sub greutate
Topirea metalului în zbor parabolic
Aliajele moderne din metal turnat reprezintă produse foarte dezvoltate din punct de vedere tehnologic din mai multe puncte de vedere - în ceea ce privește alegerea compozițiilor, procesul de fabricație și structura materialului rezultat. Acest lucru se aplică, de exemplu, superaliajelor pe bază de nichel, care sunt utilizate ca materiale la temperatură ridicată pentru construcția de turbine de aeronave și turbine terestre. folosit pentru a genera energie. Sunt incluse, de asemenea, aliajele de titan, care au câmpuri de aplicare atractive în implanturile medicale sau, datorită greutății lor reduse, și ca materiale pentru turbine, precum și diverse aliaje pentru motoarele cu ardere internă. Optimizarea capacității de încărcare termică și mecanică cu reducerea simultană a greutății este scopul central al acestor dezvoltări de materiale. Creșterea eficienței asociată cu optimizarea materialului are ca rezultat o reducere a necesității surselor primare de energie pentru motoare și turbine.
Proiectarea materialelor și procesele de turnare sunt din ce în ce mai optimizate utilizând utilizarea simulării numerice asistată de computer. Între timp, această metodologie a atins un nivel foarte înalt de calitate științifică. De exemplu, simularea procesului de turnare a unui bloc motor până la structura rezultată și proprietățile sale mecanice face parte din programul de supercomputere din SUA. Avantajele sunt multiple și afectează toate fazele procesului de fabricație, inclusiv proprietățile materialelor rezultate ale produsului final. Cu toate acestea, pentru a putea folosi avantajele simulării de calcul, este necesară cunoașterea proprietăților materialului fazei lichide relevante pentru aceste procese.
Cu toate acestea, datorită reactivității chimice ridicate a metalelor lichide, este foarte dificil să se măsoare aceste proprietăți, cum ar fi vâscozitatea și tensiunea superficială sau conductivitatea termică și termică specifică, folosind metode convenționale în care topitura se află într-un creuzet. Metoda de măsurare fără contact pe probe plutitoare libere care sunt suspendate electromagnetic - similar trenului de levitație magnetică - oferă acces, prin care se poate evita contaminarea probei care poate influența rezultatele. Aici intervin experimente care au fost efectuate de prof. Dr. Hans-Jörg Fecht, șeful Departamentului de materiale pentru inginerie electrică de la Universitatea Ulm, și Dr. Rainer K. Wunderlich ca parte a proiectului ThermoLab. ThermoLab este un proiect european cu grupuri participante din patru țări. Se desfășoară în colaborare cu un grup de utilizatori industriali.
În timpul celui mai recent zbor parabolic din septembrie 2004, au fost măsurate două oțeluri diferite, un aliaj de cupru și un număr de aliaje generice de nichel-aluminiu. Oțelurile sunt examinate în colaborare cu CORUS Research Development & Technology (Olanda) și SANDVIK Materials Technology (Suedia), aliajul de cupru cu Wieland funcționează în Ulm. Măsurătorile pe aliajele de nichel-aluminiu au aspecte diferite. Pe de o parte, aliajele intermetalice de nichel-aluminiu prezintă un interes tehnologic în creștere, de exemplu pentru fabricarea catalizatorilor. Pe de altă parte, nichelul-aluminiu formează o componentă fundamentală a superaliajelor mai complexe pe bază de nichel. Oamenii de știință se așteaptă ca rezultatele măsurătorilor dependente de concentrație ale tensiunii superficiale și vâscozității în nichel-aluminiu să facă întreaga clasă de superaliaje pe bază de nichel accesibilă modelării termodinamice fiabile, care poate fi apoi utilizată de utilizatorii industriali.
Experimentele de zbor parabolice efectuate în septembrie 2004 au făcut parte dintr-o serie de experimente care începuseră deja în 2001 cu măsurători pe aliajele de titan și zirconiu. Zborurile au fost efectuate de Centrul Aerospatial German (DLR) și susținute de Agenția Spațială Europeană (ESA).
Contact: Dr. Rainer Wunderlich, Tel. 0731-50-26457
Criteriile acestui comunicat de presă:
Științele materialelor
transregional, național
Rezultatele cercetării
limba germana