Плавлення металу в параболічному польоті

Безконтактні вимірювання в невагомості
Плавлення металу в параболічному польоті

параболічному

Сучасні литі металеві сплави представляють технологічно високорозвинену продукцію з кількох аспектів - щодо вибору композицій, процесу виготовлення та отриманої структури матеріалу. Це стосується, наприклад, суперсплавів на основі нікелю, які використовуються як високотемпературні матеріали для конструкції авіаційних турбін і наземних турбін використовується для виробництва енергії. Титанові сплави, які мають привабливі галузі застосування в медичних імплантатах, або через свою малу вагу, також як турбінні матеріали, а також різні сплави для двигунів внутрішнього згоряння. Оптимізація теплової та механічної навантажувальної здатності з одночасним зменшенням ваги є основною метою цих розробок матеріалів. Збільшення ефективності, пов'язане з оптимізацією матеріалів, призводить до зменшення потреби в первинних джерелах енергії для двигунів та турбін.

Процеси проектування матеріалів та лиття все частіше оптимізуються за допомогою автоматизованого використання числового моделювання. Тим часом ця методологія досягла дуже високого рівня наукової якості. Наприклад, моделювання процесу лиття блоку двигуна до отриманої конструкції та її механічних властивостей є частиною американської суперкомп'ютерної програми. Переваги різноманітні і впливають на всі фази виробничого процесу, включаючи отримані властивості матеріалу кінцевого продукту. Однак, щоб мати можливість використовувати переваги обчислювального моделювання, необхідні знання властивостей матеріалу рідкої фази, що мають значення для цих процесів.

Однак через високу хімічну реакційну здатність рідких металів дуже важко виміряти ці властивості, такі як в'язкість і поверхневий натяг або питому тепло- і теплопровідність, використовуючи звичайні методи, коли розплав знаходиться в тиглі. Метод безконтактного вимірювання на вільно плаваючих зразках, які електромагнітно підвішені - подібний до магнітно-левітаційного механізму - забезпечує доступ, завдяки чому можна уникнути забруднення зразка, що впливає на результати. Тут починаються експерименти, які проводив професор д-р. Ганс-Йорг Фехт, завідувач кафедри матеріалів для електротехніки Ульмського університету, та доктор медичних наук. Райнер К. Вундерлих у рамках проекту ThermoLab. ThermoLab - це європейський проект, в якому беруть участь групи з чотирьох країн. Це здійснюється у співпраці з промисловою групою користувачів.

Під час останнього параболічного польоту у вересні 2004 року було виміряно дві різні сталі, мідний сплав та низку загальних нікель-алюмінієвих сплавів. Сталі досліджуються у співпраці з CORUS Research Development & Technology (Нідерланди) та SANDVIK Materials Technology (Швеція), сплав міді на заводі Wieland працює в Ульмі. Вимірювання на нікель-алюмінієвих сплавах мають різні аспекти. З одного боку, інтерметалічні нікель-алюмінієві сплави представляють все більший технологічний інтерес, наприклад, для виробництва каталізаторів. З іншого боку, нікель-алюміній утворює фундаментальний компонент більш складних суперсплавів на основі нікелю. Вчені очікують, що результати залежних від концентрації вимірювань поверхневого натягу та в'язкості в нікель-алюмінієвих зроблять весь клас суперсплавів на основі нікелю доступними для надійного термодинамічного моделювання, яке потім може бути використано промисловими користувачами.

Параболічні експерименти польоту, проведені у вересні 2004 р., Були частиною серії експериментів, які вже розпочались у 2001 р. Із вимірювань на титанових та цирконієвих сплавах. Польоти виконував Німецький аерокосмічний центр (DLR) за підтримки Європейського космічного агентства (ESA).

Контакт: доктор Райнер Вундерліх, тел. 0731-50-26457

Критерії цього прес-релізу:
Матеріалознавство
трансрегіональний, національний
Результати досліджень
Німецька