तरल धातु ठंडा करने की विधि

दिशानुक्रमी ठोसीकरण में तापमान स्नैग्डियंट को और भी बढ़ाने के लिए, शोधकर्ताओं ने त्वरित ठंडा करने की विधि पर आधारित तरल धातु ठंडा करने की विधि को विकसित किया। इस विधि में तरल धातु का उपयोग ढांसों को ठंडा करने के लिए किया जाता है, अर्थात् निकाली गई ढाँसों को उच्च ऊष्मा चालकता, उच्च उबाल बिंदु और कम पिघलने बिंदु वाली तरल धातु (मुख्य रूप से Sn) में डुबोया जाता है (देखें आकृति 1(b)) ठंडा करने की क्षमता बढ़ाने के लिए। तरल धातु ठंडा करने की विधि ढाँसों की ठंडा करने की दर और ठोस-तरल इंटरफ़ेस के तापमान स्नैग्डियंट को बढ़ा सकती है, जो 200 K/cm तक पहुंच सकती है, और यह एक स्थिर तापमान स्नैग्डियंट बनाए रख सकती है, ताकि क्रिस्टलकरण प्रक्रिया स्थिर रहे, इस प्रकार डेंड्राइटिक अंतराल को महत्वपूर्ण रूप से कम किया जा सके, और विभिन्न ठोसीकरण दोषों की संभावना को कम की जा सके। हालांकि, तरल धातु ठंडा करने की विधि में भी कुछ सीमाएं हैं, जैसे: इस विधि के लिए आवश्यक उपकरण जटिल हैं, और वास्तविक संचालन में यह पर्याप्त सरल नहीं है; ठंडा करने की माध्यम Sn एक हानिकारक तत्व है, और जब ढाँस को Sn जैसी कम पिघलने वाली धातु में डुबोया जाता है, तो Sn तरल को ढाँस में प्रवेश करना और प्रदूषित करना आसान हो जाता है। गत वर्षों में, लोगों ने कोश की तैयारी के पहलूओं से प्रक्रिया को बेहतर बनाया है, और तरल धातु ठंडा करने की प्रक्रिया की कमियों को सुधारा है, जिससे यह एयरोइंजन के लिए एकल क्रिस्टल टर्बाइन ब्लेड और भूमि गैस टर्बाइन के लिए बड़े आकार के एकल क्रिस्टल टर्बाइन ब्लेड के उत्पादन में लागू किया गया है।

इसके अलावा, तापमान स्तर को बढ़ाने के लिए नई विधियां निरंतर खोजी जा रही हैं, जैसे: गैस द्वारा ठंडा पड़ने वाली दिशानुकूलित ठण्डा पड़ने की प्रौद्योगिकी, चुंबकीय प्रतिबंधित दिशानुकूलित ठण्डा पड़ने की प्रौद्योगिकी, अतिठण्डा दिशानुकूलित ठण्डा पड़ना (SDS), लेजर त्वरित ठण्डा पड़ना (LRM), फ्लुइडाइज़्ड बेड क्वेन्चिंग दिशानुकूलित ठण्डा पड़ने की प्रौद्योगिकी, द्विमितीय दिशानुकूलित ठण्डा पड़ने की प्रौद्योगिकी (दो-दिशा में ठण्डा पड़ना, BDS), पतली छाल कास्टिंग दिशानुकूलित ठण्डा पड़ने की प्रौद्योगिकी। हालांकि, ये नई प्रौद्योगिकियां अभी भी परिपक्व नहीं हैं और उन्हें गैस टर्बाइन ब्लेड के दिशानुकूलित ठण्डा पड़ने में अभी तक लागू नहीं किया गया है।

तरल धातु स्प्रे ठंडा पड़ने की विधि

तरल धातु कूलिंग विधि से प्रभावित होने वाली बदशगुनियों और ढालन में आसानी से खराबी बनने जैसी समस्याओं को दूर करने के लिए, हमारा शोध समूह तरल धातु स्प्रे कूलिंग (LMSC) निर्देशित ठण्डा होने वाली प्रौद्योगिकी विकसित की है, और औद्योगिक निर्देशित ठण्डा होने वाले उपकरण विकसित किए हैं। LMSC निर्देशित ठण्डा होने वाले फर्नेस का डिज़ाइन संरचना और उद्देश्य चित्र 2 में दिखाए गए हैं। LMSC प्रौद्योगिकी LMC प्रौद्योगिकी से अनुप्रवाहित है, जिसमें खोल और ढालन को तरल धातु के लिए ठंडा करने के लिए सीधे डुबोया जाता है, इसके बजाय तरल धातु के लिए खोल और ढालन के लिए स्प्रे कूलिंग का उपयोग किया जाता है। यह प्रौद्योगिकी तीव्र ऊष्मा वितरण, एकरूप ठंडा होना और बीच में अच्छा ऊष्मा अनुकूलन के गुण रखती है। LMSC प्रौद्योगिकी LMC प्रौद्योगिकी की तीव्र कूलिंग क्षमता के फायदों को बनाए रखती है, और LMC प्रौद्योगिकी की कमियों को सुलझा देती है। तरल धातु के लिए स्प्रे की गति को नियंत्रित करने के कारण, वितरण दर के साथ-साथ वापसी दर के समायोजन के साथ, कॉलमार या एकल क्रिस्टल जिनमें छोटी डेंड्राइटिक दूरी होती है, प्राप्त किए जा सकते हैं, जो सुपरएलोय में ठण्डा होने वाली खराबियों के निर्माण को कम कर सकते हैं या फिर भी उन्हें बिल्कुल रोक सकते हैं। LMSC निर्देशित ठण्डा होने वाली प्रौद्योगिकी सुपरएलोय के विकास और औद्योगिक उत्पादन के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।