1. Materialauswahl und Schmelzen
Hochtemperaturlegierungen: Legierungen auf Nickel--/Kobalt--Basis (wie Inconel 718) sind die gängigsten Legierungen, die die Zugabe von Elementen wie Al und Ti erfordern, um Verstärkungsphasen zu bilden.
Gerichtete Erstarrung/Einkristalltechnologie: Säulen- oder Einkristallstrukturen werden durch die Steuerung der Abkühlgeschwindigkeit, die Eliminierung quer verlaufender Korngrenzen und die Verbesserung der Kriechbeständigkeit bei hohen Temperaturen erhalten.
Reinheitskontrolle: Ein dualer Prozess aus Vakuuminduktionsschmelzen (VIM) und Elektroschlacke-Umschmelzen (ESR) wird verwendet, um den Verunreinigungsgehalt im ppm-Bereich zu kontrollieren.
2. Präzisionsguss
Keramikschalenprozess:
Wachsspritzguss: Toleranzen werden auf ±0,1 mm kontrolliert
Mehrschichtige Keramikbeschichtung: Silica-Sol-Verbindung von Aluminiumoxid/Zirkonoxid, gefolgt von Sintern bei hoher Temperatur, um eine Hohlschale zu bilden.
Gießparameter: Ultrahochtemperaturguss über 1600 Grad, kombiniert mit der Unterdrückung von Turbulenzen durch elektromagnetische Felder, um Porositätsfehler zu reduzieren.
3. Bearbeitung
Fünf-Achsenfräsen:
Verwendet diamantbeschichtete-Werkzeuge, Spindelgeschwindigkeit über 30.000 U/min
Klingenprofilfehler < 0,05 mm, Oberflächenrauheit Ra 0,4 μm
Elektrochemische Bearbeitung (ECM):
Für schwer zu bearbeitende Werkstoffe, die durch anodische Auflösung ohne mechanische Beanspruchung geformt werden
Genauigkeit bis zu ±0,03 mm, geeignet für komplexe interne Kühlkanäle
4. Herstellung von Kühlstrukturen
Filmlochbearbeitung:
Laserbohren (Nanosekunden-/Pikosekundenlaser): Lochdurchmesser 0,3–1,2 mm, Neigungswinkel 20–90 Grad
Elektrische Entladungsbearbeitung (EDM): Wird zur Bearbeitung unregelmäßig geformter Löcher verwendet, um Neugussschichten zu vermeiden
Interne Hohlraumstruktur:
3D-Druck (SLM): Bildet direkt konforme Kühlkanäle
Diffusionsschweißen: Stapelschweißen aus mehrschichtigen ultradünnen Platten, Kanalhöhe 0,5–2 mm
5. Oberflächenverstärkungstechnologien
Wärmedämmschichten (TBCs):
Dual-Schichtstruktur: MCrAlY-Binderschicht (100-150 μm) + Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid (YSZ, 200–300 μm)
Aktionsplasmaspritzen (APS) oder physikalische Gasphasenabscheidung mit Elektronenstrahl (EB-PVD)
Laserschockstrahlen (LSP):
Leistungsdichte auf dem GW/cm²-Niveau, was eine Restdruckspannungstiefe von bis zu 1–2 mm induziert
Die Ermüdungslebensdauer wurde um das 3- bis 5-fache erhöht