بررسی ریخته گری آلومینیدهای تیتانیوم توربوشارژر

این یک کاربرد گسترده از آلیاژهای تیتانیوم در زمینه‌های تولید صنعتی است زیرا نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت در برابر شکست و مقاومت برتر در برابر خوردگی آن‌ها است. تعداد فزاینده ای از شرکت ها ترجیح می دهند از آلیاژ تیتانیوم TC11 به جای TC4 در ساخت پروانه ها و تیغه ها استفاده کنند، زیرا خاصیت مقاومت در برابر احتراق بهتر و توانایی کار در دمای بالا برای مدت طولانی دارد. آلیاژهای تیتانیوم به دلیل استحکام بالای ذاتی آنها در دمای بالا و هدایت حرارتی پایین که منجر به دمای برش بالا می‌شود، مواد کلاسیک ماشین‌کاری دشوار هستند. برای برخی از اجزای موتور هوا، مانند پروانه ها، که دارای سطوح پیچ خورده هستند، برآوردن الزامات کیفیت سطح بالاتر و بالاتر تنها با استفاده از عملیات فرز کاری دشوار است.

در یک موتور احتراق داخلی خودرو، روتور توربوشارژر به افزایش راندمان نیرو و کاهش سوخت کمک کرده است، زیرا گاز خروجی بدون مصرف سوخت اضافی، راندمان ورودی را افزایش می‌دهد. با این حال، روتور توربوشارژر دارای یک عیب مهلک به نام ''turbo-lag'' است که عملکرد حالت پایدار توربوشارژر را در دورهای 2000 به تاخیر می اندازد. آلومینیدهای تیتانیوم می توانند وزن را تا نصف توربوشارژر معمولی کاهش دهند. علاوه بر این، آلیاژهای TiAl دارای ترکیبی از چگالی کم، استحکام ویژه بالا، خواص مکانیکی عالی و مقاومت در برابر حرارت هستند. بر این اساس، آلیاژهای TiAl می توانند مشکل توربو لگ را برطرف کنند. تاکنون برای ساخت توربوشارژر متالورژی پودر و فرآیند ریخته گری گنجانده شده است. با این حال، استفاده از فرآیند متالورژی پودر در تولید توربوشارژر، به دلیل سلامت و جوش پذیری ضعیف آن، دشوار است.

از دیدگاه فرآیند مقرون به صرفه، ریخته‌گری سرمایه‌گذاری می‌تواند به عنوان یک فناوری شبکه اقتصادی برای آلیاژهای TiAl در نظر گرفته شود. با این حال، توربوشارژر هر دو قسمت انحنا و جداره نازک را دارد و اطلاعات مناسبی مانند قابلیت ریخته گری و سیالیت با دمای قالب، دمای مذاب و نیروی گریز از مرکز وجود ندارد. مدل سازی ریخته گری روشی قدرتمند و مقرون به صرفه برای مطالعه اثربخشی پارامترهای مختلف ریخته گری ارائه می دهد.

مرجع

لوریا EA. آلومینیدهای تیتانیوم گاما به عنوان مواد ساختاری آینده نگر Intermetalics 2000; 8:1339e45.