1. Inokulering och modifieringsbehandling
Ympningsbehandling hänvisar till processen att tillsätta en liten mängd andra ämnen till smält metall under stelning för att främja kärnbildning och hämma tillväxt, och därigenom förädla korn och förbättra strukturen. Konventionellt kallas tillsats av tillsatser till gjutjärn inokuleringsbehandling; tillsats av tillsatser till gjutstål och aluminiumlegeringar kallas modifieringsbehandling. I huvudsak påverkar ympningsbehandling primärt kärnbildning, medan modifieringsbehandling ändrar mekanismen för kristalltillväxt (hämmar tillväxt), vilket påverkar kristallmorfologin.
För närvarande finns det ett brett utbud av ympmedel för gjutjärn. Inokulanter som innehåller barium, vismut och sällsynta jordartsmetaller kan bromsa blekningen av ympningseffekten. Ympningsmetoder (dvs metoden för att tillsätta ympmedlet) inkluderar huvudsakligen skänkympning, strömympning, momentan ympning (gjutkoppsympning, kärntrådsympning, strömympning) och i-mögelympning. Omedelbar inokulering och in-mögelympning kan förhindra att ympningen bleknar, kräver en liten mängd inokuleringsmedel och uppnår goda ympningseffekter, vilket leder till att de används i allt större utsträckning i gjutjärnsproduktion.
Utvecklingen av modifieringsbehandling går mot låg-kostnad, hög-effektivitet, icke-förorenande och multi-kompositmodifiering. Gjutstål genomgår modifieringsbehandling med legeringsmodifierare som innehåller sällsynta jordartsmetaller, som förfinar korn samtidigt som de renar det smälta stålet. ZL109-legeringen, modifierad med en komposit av Cu-P och Al-Ti-B, resulterar i väl-förfinat primärkisel och eutektiskt kisel i sin struktur. Sr-salter kan ändra kiselfasen i aluminium-kisellegeringar från nålliknande-till korta-liknande (med en längd under 100 μm) eller krökta fibrösa former.
2. Dynamisk kristallisation
Förutom inokulerings- och modifieringsbehandlingar för kornförfining och förbättring av mikrostrukturen, kan genom att utsätta smält metall för ultraljudsvibrationsbehandling eller elektromagnetisk omrörning också uppnå målet att raffinera korn och förbättra gjutkvaliteten. Ultraljudsbehandling kan förfina den -gjutna strukturen hos magnesiumlegeringen AS41, vilket gör MgSi-fasen finare och sfäroidiserad, med kornstorlekar på endast 30 % till 50 % av de utan ultraljudsbehandling. För närvarande går spannmålsförädlingstekniken mot kombinationsmetoder, som bildar kombinerade processer som ympningsbehandling i kombination med elektromagnetisk omrörning. Till exempel, när rent aluminium utsätts för ett likströmspulsat magnetfält kombinerat med inokuleringsbehandling med 0,05 % Al-5Ti-B, blir den resulterande kornstorleken ännu finare och mer likformigt fördelad jämfört med att applicera enbart det pulsade magnetfältet med likström.
3. Riktad stelning
Riktad stelning, även känd som riktad kristallisering, är en processmetod som gör det möjligt för metaller eller legeringar att växa kristaller riktat i smältan. De huvudsakliga metoderna för riktad stelning inkluderar den exotermiska formmetoden, effektreduktionsmetoden, den snabba stelningsmetoden och den flytande metallkylningsmetoden. Riktad stelning används främst för att framställa kolumnformiga korn och enkristaller och har framgångsrikt använts vid produktion av nickel-baserade kolumnformade korn och enkristallmotorblad. Kolumnformade kornstrukturer eliminerar tvärgående korngränser, medan enkristaller inte har några korngränser alls, vilket avsevärt förbättrar bladens höga-temperaturstyrka, krypmotstånd, spännings-brottegenskaper och termisk utmattningsprestanda.
Enkristallblad producerade genom riktad stelning bildas genom spiralselektionstillväxten från polykristaller. Oavsett om det gäller enkristalltillväxt eller kolumnformiga korntillväxtstrukturer<100>riktning är den föredragna tillväxtorienteringen. Genom år av intensiv forskning och utveckling har industrin bemästrat kärnteknologin för enkristallmotorblad, vilket bryter monopol. Omfattande data och erfarenhet har samlats inom områden som keramisk kärnteknologi, korundskalsformteknik, enkristallval och riktningsstelningsprocesser, omkristalliseringskontroll för enkristallblad, bränningstemperaturkontroll, hällprocessparametrar, draghastighet, processvägsjusteringar och formförbättringar. Precisionsgjutningstekniken för ihåliga enkristallblad blir allt mer sofistikerad.
