Топене на метал при параболичен полет
Безконтактни измервания при безтегловност
Топене на метал при параболичен полет
Съвременните сплави от лети метали представляват технологично силно развити продукти в няколко отношения - по отношение на избора на композиции, производствения процес и получената структура на материала.Това се отнася, например, за суперсплави на никелова основа, които се използват като високотемпературни материали за конструкцията на самолетни турбини и наземни турбини използва се за генериране на енергия. Включени са и титанови сплави, които имат привлекателни области на приложение в медицинските импланти или поради ниското си тегло като турбинни материали, както и голямо разнообразие от сплави за двигатели с вътрешно горене. Оптимизирането на термичната и механична товароносимост с едновременно намаляване на теглото е централната цел на тези разработки на материали. Увеличаването на ефективността, свързано с оптимизацията на материала, води до намаляване на необходимостта от първични енергийни източници в двигателите и турбините.
Процесите на проектиране на материали и леене все повече се оптимизират с помощта на компютърно подпомогнато използване на числена симулация. Междувременно тази методология е достигнала много високо ниво на научно качество. Например симулацията на процеса на леене на двигателния блок до получената конструкция и нейните механични свойства е част от американската суперкомпютърна програма. Предимствата са многобройни и засягат всички фази на производствения процес, включително получените свойства на материала на крайния продукт. За да може обаче да се използват предимствата на изчислителната симулация, се изискват познания за свойствата на материала на течната фаза, имащи отношение към тези процеси.
Поради високата химическа реактивност на течните метали обаче е много трудно да се измерват тези свойства, като вискозитет и повърхностно напрежение или специфична топлинна и топлопроводимост, като се използват конвенционални методи, при които стопилката е в тигел. Методът за безконтактно измерване на свободно плаващи проби, които са електромагнитно окачени - подобно на магнитната левитация - осигурява достъп, при което може да се избегне замърсяване на пробата, което влияе на резултатите. Тук започват експерименти, проведени от проф. Д-р. Ханс-Йорг Фехт, ръководител на отдела за материали за електротехника в Университета в Улм, и д-р. Райнер К. Вундерлих като част от проекта ThermoLab. ThermoLab е европейски проект с участващи групи от четири държави. Извършва се в сътрудничество с индустриална потребителска група.
По време на последния параболичен полет през септември 2004 г. бяха измерени две различни стомани, медна сплав и редица общи никел-алуминиеви сплави. Стоманите се изследват в сътрудничество с CORUS Research Development & Technology (Холандия) и SANDVIK Materials Technology (Швеция), медната сплав с Wieland работи в Улм. Измерванията на никел-алуминиевите сплави имат различни аспекти. От една страна, интерметалните никел-алуминиеви сплави представляват нарастващ технологичен интерес, например за производството на катализатори. От друга страна, никел-алуминият формира основен компонент на по-сложните суперсплави на никелова основа. Учените очакват резултатите от зависимите от концентрацията измервания на повърхностното напрежение и вискозитета в никел-алуминий, за да направят целия клас суперсплави на базата на никел достъпни за надеждно термодинамично моделиране, които след това могат да бъдат използвани от индустриални потребители.
Параболичните полетни експерименти, проведени през септември 2004 г., бяха част от поредица от експерименти, започнали вече през 2001 г. с измервания върху титанови и циркониеви сплави. Полетите са извършени от Германския аерокосмически център (DLR) и с подкрепата на Европейската космическа агенция (ESA).
Контакт: д-р Райнер Вундерлих, тел. 0731-50-26457
Критерии на това съобщение за пресата:
Науки за материалите
трансрегионален, национален
Резултати от изследванията
Немски