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蜂鳥聲共振高效實現(xiàn)高性能彌散強化多元合金

蜂鳥聲共振 2025-01-07 | 閱讀：570

從2022年美國國家航空航天局(NASA)對外首次透露GRX-810材料信息起,，這種專門針對在極端溫度下服役而研發(fā)的氧化物彌散強化(ODS)合金的研究不斷突破,，而在最新2024年1月8日至12日于美國佛羅里達州奧蘭多市舉行的2024年美國航空航天協(xié)會科技論壇和博覽會(AIAA SCITECH FORUM)上已有研究稱使用液氧/液氫(LOX/LH2)和液氧/液體甲烷(LOX/LCH4)推進劑進行的一系列熱火試驗取得了成功,。在對增材制造(AM)的各種噴射器和噴嘴進行了嚴格的高負荷循環(huán)測試后,，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的鎳基超合金相比,，新型研發(fā)的GRX-810合金制造的組件的壽命有所提高,。開發(fā)GRX-810合金的目標是縮小傳統(tǒng)鎳基超級合金與難熔合金之間在服役溫度上的差距,，這種基于鎳-鈷鉻(NICOCR)的合金專為航空航天上的應用而設計,，包括液體火箭發(fā)動機上的噴射器,、預燃器,、渦輪機和熱段部件，這些部件需要在高達1100°C的溫度下仍能保持高強度,。

蜂鳥聲共振&彌散強化多元合金

GRX-810合金在熱火試驗中取得的成功,，特別是在液氧/液氫，液氧/液體甲烷環(huán)境中的應用,，極大地可實現(xiàn)在航空航天領域的使用性突破,。在后續(xù)投入使用后的量產(chǎn)化環(huán)境下，GRX-810合金原料制粉工藝的商業(yè)化推進也會是急需變新突破的重要環(huán)節(jié),。主要通過使用氧化物的彌散強化是一種在20世紀80年代被徹底探索的強化技術,，盡管是一種有效的強化機制，但發(fā)現(xiàn)將納米尺度分散質(zhì)引入金屬基質(zhì)中的過程與結果都不夠理想,，傳統(tǒng)制造方式下,，極高的制造成本會對很多發(fā)展變新起到限制。而對于制得的成品,，研究表明,，粉末的形狀和尺寸分布對AM構建的質(zhì)量有很大影響。高度變形的粉末流動性差,，因此會降低原料輸送性能,。

蜂鳥聲共振(HAM)技術可以很好的應對發(fā)展下面臨的痛點問題這是一種基于60Hz附近區(qū)間垂直方向共振與最大可達100g 加速度的處理機制，整個過程無接觸式反應,，無槳葉等介質(zhì)元件介入,，無交叉感染的弱剪切制備處理技術,。在快速高效的前提下，不會影響被反應物料原有理化性能的應用轉(zhuǎn)化,。蜂鳥聲共振(HAM)系列設備具備可擴展性的特性,，可輕松實現(xiàn)從實驗室到工用量化生產(chǎn)的一鍵式延展。在HAM實驗型設備到HAM工用型設備反應物料投入量變化的情況下,，設備的反應時間,、設置參數(shù)等應用數(shù)據(jù)不會發(fā)生任何更改，可以很大的降低運營成本,。低能耗,，高轉(zhuǎn)換，HAM設備智能化的能量監(jiān)測體系可以很好的降低經(jīng)濟支出,。

蜂鳥聲共振實驗室&氧化釔多元金屬粉末包覆實驗

圖A為蜂鳥聲共振(HAM)上海實驗室研究員自主利用HAM500實驗室型進行的一組利用氧化釔包覆的彌散強化實驗效果的前后實拍圖，反應整體在時間效率上提高了數(shù)十倍的速度,。如下圖圖B所示,，當反應包覆結果放大到25000倍后，粉末表面實現(xiàn)均勻包覆,。對包覆層厚度進行統(tǒng)計,，本組實驗包覆的平均厚度為480nm。這表明,，蜂島聲共振技術對于彌散強化反應具備可進一步探索發(fā)展的可行性,。

上示圖C與圖D為蜂鳥聲共振(HAM)技術運作下的反應機制的示意圖，蜂鳥聲共振(HAM)技術通過獲得振動彈簧系統(tǒng)與粉末和容器的存儲質(zhì)量之間的共振,，產(chǎn)生由短振幅和一定頻率組成的縱向垂直的壓力波,，共振下的高階聲波使得物料在反應器內(nèi)實現(xiàn)聲學流動，迫使反應器中被處理的物料發(fā)生激烈的傳質(zhì)及換熱,，物料與物料物料與強化單元及反應器壁面之間產(chǎn)生摩擦及碰撞等力作用,，是一種加快物料產(chǎn)生物理或者化學處理效果的強化技術，在彌散強化的試驗下,，這一過程迅速使粉末均勻化,。

如上圖圖E所示，可以看到包覆完成的粉末粒形的球形度沒有遭到破壞,，同時還可以觀察到外層的包覆層十分均勻且無大顆粒聚集,。蜂鳥聲共振(HAM)技術在對于微納米級粉末的處理上，整場物料將持續(xù)處于混沌運動狀態(tài)(圖G),，宏觀共振配合多個微尺度范圍聲流作業(yè)區(qū)可以很好的調(diào)動粉末的流動性,，同時還可以避免粉末聚結，起到解聚效果,。

如下列左側圖所示,，對于被反應粉末類大粒徑差下反應中的偏析問題,，蜂鳥聲共振(HAM)通過高加速度(最大可達100g)機制可實現(xiàn)不斷地粒子再分布，不受向心力影響,，物料將不間歇的充分接觸,。同時，柱形密閉容器可以很好避免死點問題,，進而達到整場的均今化作業(yè),。

蜂鳥聲共振&產(chǎn)品系列

蜂鳥聲共振(HAM)系列設備目前已實現(xiàn)從最小實驗室型100ml到最大工用型200L的體系建設，配件設備支持定制化設計,，面對不同材料的特殊性可實現(xiàn)匹配性構建,。對于工用型HAM設備，可支持嵌入流水線無接觸式遠程操作,。

結語

蜂鳥聲共振(HAM)技術可憑借機制的獨特性對于高性能彌散強化多元合金發(fā)展下的技術需求與商業(yè)擴展起到很好的填充,，綠色無污染、高效,、高成品率,、極高的智能化簡潔操作與更具安全性的特性等都可賦予更好的展望，更多的應用信息與技術交流,，歡迎您聯(lián)系溝通,，蜂鳥聲共振(HAM)期待您與我們進一步了解，希望可以互相成就探索更高的發(fā)展可能性!