1. Inoculation et traitement de modification
Le traitement d'inoculation fait référence au processus consistant à ajouter une petite quantité d'autres substances au métal fondu pendant la solidification pour favoriser la nucléation et inhiber la croissance, affinant ainsi les grains et améliorant leur structure. Classiquement, l’ajout d’additifs à la fonte est appelé traitement d’inoculation ; l'ajout d'additifs à l'acier moulé et aux alliages d'aluminium est appelé traitement de modification. Essentiellement, le traitement d'inoculation affecte principalement la nucléation, tandis que le traitement de modification modifie le mécanisme de croissance des cristaux (inhibant la croissance), affectant ainsi la morphologie des cristaux.
Il existe actuellement une grande variété d’inoculants pour la fonte. Les inoculants contenant du baryum, du bismuth et des terres rares peuvent ralentir la disparition de l'effet d'inoculation. Les méthodes d'inoculation (c'est-à-dire la méthode d'ajout de l'inoculant) comprennent principalement l'inoculation en poche, l'inoculation en jet, l'inoculation instantanée (inoculation en coupelle, inoculation au fil fourré, inoculation en jet) et l'inoculation dans le moule. L'inoculation instantanée et l'inoculation dans le moule peuvent empêcher la décoloration de l'inoculation, nécessiter une petite quantité d'inoculant et obtenir de bons effets d'inoculation, conduisant à leur application de plus en plus répandue dans la production de fonte.
La tendance de développement du traitement de modification est vers une modification composite à faible-coût, haute-efficacité, non-polluante et multifonctionnel-. L'acier moulé subit un traitement de modification utilisant des modificateurs d'alliage contenant des éléments de terres rares, qui affinent les grains tout en purifiant l'acier en fusion. L'alliage ZL109, modifié avec un composite de Cu-P et Al-Ti-B, donne dans sa structure du silicium primaire et du silicium eutectique bien-raffinés. Les sels de Sr peuvent modifier la phase de silicium dans les alliages d'aluminium-silicium d'une aiguille-semblable à une tige courte-semblable à (d'une longueur inférieure à 100 μm) ou à des formes fibreuses incurvées.
2. Cristallisation dynamique
Outre les traitements d'inoculation et de modification pour le raffinement des grains et l'amélioration de la microstructure, la soumission du métal en fusion à un traitement par vibration ultrasonique ou à une agitation électromagnétique peut également atteindre l'objectif d'affiner les grains et d'améliorer la qualité de la coulée. Le traitement par ultrasons peut affiner la structure telle que coulée de l'alliage de magnésium AS41, rendant la phase MgSi plus fine et sphéroïdisée, avec des tailles de grains de seulement 30 % à 50 % de celles sans traitement par ultrasons. Actuellement, la technologie de raffinage des grains évolue vers des méthodes combinées, formant des processus combinés tels que le traitement d'inoculation couplé à une agitation électromagnétique. Par exemple, lorsque l'aluminium pur est soumis à un champ magnétique pulsé en courant continu combiné à un traitement d'inoculation utilisant 0,05 % d'Al-5Ti-B, la taille des grains résultante est encore plus fine et plus uniformément répartie par rapport à l'application seule du champ magnétique pulsé en courant continu.
3. Solidification directionnelle
La solidification directionnelle, également connue sous le nom de cristallisation directionnelle, est une méthode de traitement qui permet aux métaux ou alliages de faire croître des cristaux de manière directionnelle dans la masse fondue. Les principales méthodes de solidification directionnelle comprennent la méthode du moule exothermique, la méthode de réduction de puissance, la méthode de solidification rapide et la méthode de refroidissement du métal liquide. La solidification directionnelle est principalement utilisée pour préparer des grains colonnaires et des monocristaux et a été appliquée avec succès dans la production de grains colonnaires et d'aubes de moteur monocristallins à base de nickel. Les structures de grains en colonnes éliminent les limites de grains transversales, tandis que les monocristaux n'ont aucune limite de grains, ce qui améliore considérablement la résistance aux températures élevées, la résistance au fluage, les propriétés de rupture sous contrainte et les performances de fatigue thermique des pales.
Les lames monocristallines produites par solidification directionnelle sont formées par la croissance de sélection en spirale à partir de polycristaux. Qu'il s'agisse d'une croissance monocristalline ou de structures de croissance de grains en colonnes, le<100>la direction est l’orientation de croissance privilégiée. Grâce à des années de recherche et de développement intensifs, l’industrie a maîtrisé la technologie de base des aubes de moteur monocristallins, brisant ainsi les monopoles. Des données et une expérience approfondies ont été accumulées dans des domaines tels que la technologie des noyaux en céramique, la technologie des moules en corindon, la sélection de monocristaux et les processus de solidification directionnelle, le contrôle de la recristallisation des lames monocristallines, le contrôle de la température de cuisson, les paramètres du processus de coulée, le taux de traction, les ajustements de l'itinéraire du processus et les améliorations des moules. La technologie de moulage de précision des lames monocristallines creuses devient de plus en plus sophistiquée.
