Rezultate – COMOTI

REZULTATE

Utilizarea metodelor de calcul numeric pentru simularea proceselor de turnare si solidificare unidirectionala a superaliajelor cu baza nichel studiate constituie o metoda eficienta, economica si rapida de simulare a proceselor reale cu luarea in considerare a proprietatilor fizice si termochimice ale materialelor utilizate.

Simularea procesului de solidificare cu ajutorul aplicatiei ProCAST® a permis evaluarea caracteristicilor macrostructurale ale aliajelor studiate, determinarea gradului de dezorientare a grauntilor in procesul de solidificare unidirectionala, a densitatii de graunti si a dimensiunilor medii ale acestora, precum si previzionarea conditiilor de realizare in conditii reale a paletelor de turbina cu structura columnara si monocristalina prin metoda Bridgman. Caracteristicile intrinsece ale superaliajului cu baza nichel CMSX-4 utilizat in cadrul cercetarilor au fost evaluate prin metode moderne si de foarte mare acuratete utilizand tehnici de microscopie electronica cu baleiaj, microanaliza, difractie de raze X si microscopie electronica prin transmisie de rezolutie inalta.

Rezultatele cercetarilor efectuate au demonstrat ca in conditiile limita stabilite prin experimentari si luate in considerare in cadrul procesului de simulare s-a realizat o foarte buna corelare intre rezultatele obtinute prin cele doua metode (solidificare virtuala si reala), validate prin realizarea de palete prototip cu structura monocristalina, columnara si echiaxa care au fost supuse inspectiei nedistructive si distructive in conformitate cu prevederile standardelor de caltate utilizate in aviatie.

In cadrul proiectului a fost stabilita de asemenea si o metoda rapida, precisa, de inspectie tridimensionala a pieselor prototip prin utilizarea unui scanner 3D cu lumina alba, ca o alternativa la metodele clasice, dar complicate, de durata si foarte scumpe, de utilizare a masinilor de masurat in coordonate.

Prin utilizarea aplicatiei Pandat® s-au efectuat calcule ale diagramelor de faza bazate pe calcule termodinamice in sisteme multifazice, multicomponente, prin utilizarea rezultatelor detaliate ale analizelor microcompozitiionale in scopul determinarii punctelor de transformare in stare lichida si solida, studierii influentei elementelor de aliere asupra procesului de solidificare, analiza procesului de segregare compozitionala si validarea solutiei propuse pentru tratamentul termic aplicat.

Testarea materialului cercetat in conditii severe de solicitare s-a realizat printr-un program complex de incercari mecanice la diferite temperaturi care a permis caracterizarea complexa din punct de vedere fizico-mecanic si structural. Validarea solutiilor propuse s-a efectuat prin incercarea paletelor prototip pe standul de incercari gazodinamic in conditii de incercare superioare celor proiectate. Pe baza rezultatelor incercarilor la fluaj efectuate la diferite temperaturi si eforturi unitare au fost trasate diagramele Larson-Miller si s-a stabilit anduranta la fluaj a paletelor din superaliaj cu baza nichel CMSX-4 cu structura monocristalina si columnara.

Rezultatele finale ale cercetarilor au scos in evidenta viabilitatea metodelor de simulare utilizate si consistenta cercetarilor efectuate in scopul corelarii caracteristicilor intrinsece de material cu procesele tehnologice, proprietatile fizico-mecanice si previzionarea comportarii in exploatare a paletelor prototip realizate. Pe baza acestor rezultate, parametrii tehnici si tehnologici determinati, utilizarea metodelor moderne de realizare a modelelor prin prototipare rapida 3D, precum si informatiile cu valoare stiintifica obtinute referitoare la procesul tehnologic si caracteristicile de material, creaza conditii validate experimental pentru utilizarea metodelor de simulare propuse pentru stabilirea conditiilor de realizare si a altor componente de turbina din materiale avansate de ultima generatie, fara sa mai fie necesara parcurgerea ciclurilor de experimentari, care in cazul realizarii pieselor turnate de precizie din superaliaje cu baza nichel sunt de durata, necesita o pregatire de fabricatie complexa si sunt foarte costisitoare.

In cadrul activitatilor desfasurate s-au obtinut rezultate concrete care au condus la realizarea indicatorilor si atingerea obiectivelor proiectului:

Crearea unui nucleu de competenta stiintifica in domeniul proceselor avansate;
Dezvoltarea de competente solide in domeniul procesarii materialelor pentru aplicatii la temperaturi ridicate;
Generarea unor rezultate stiintifice de mare interes economic;
Completarea infrastructurii de cercetare cu instrumente moderne;
7 articole publicate in reviste de specialitate;
1 cerere de brevet de inventie inregistrata la OSIM;
2 locuri de munca nou create in CD.