ใบมีดกังหันคริสตัลเดี่ยว: การพัฒนาทางเทคโนโลยีที่แตกผ่านขีด จำกัด อุณหภูมิสูง

1 การพัฒนาเครื่องยนต์กังหันก๊าซการบิน

เนื่องจากข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับเครื่องบินสำหรับการขนส่งการทหารการผลิตและวัตถุประสงค์อื่น ๆ เพิ่มขึ้นเครื่องยนต์ลูกสูบที่เก่าแก่ที่สุดไม่สามารถตอบสนองความต้องการของเที่ยวบินความเร็วสูงได้อีกต่อไป ดังนั้นตั้งแต่ปี 1950 เครื่องยนต์กังหันก๊าซจึงค่อยๆกลายเป็นกระแสหลัก

ในปี 1928 Sir Frank Whittle แห่งสหราชอาณาจักรชี้ให้เห็นในวิทยานิพนธ์ที่สำเร็จการศึกษาของเขา "การพัฒนาในอนาคตในการออกแบบเครื่องบิน" ในขณะที่เรียนที่ Military Academy ซึ่งภายใต้ความรู้ทางเทคนิคในเวลานั้นการพัฒนาในอนาคตของเครื่องยนต์ใบพัดไม่สามารถปรับให้เข้ากับความต้องการของความสูงหรือความเร็วในการบินสูงเกิน 800 กม./ชม. ครั้งแรกที่เขาเสนอแนวคิดของสิ่งที่เรียกว่าเครื่องยนต์เจ็ท (เครื่องยนต์มอเตอร์): อากาศบีบอัดถูกจัดเตรียมไว้ที่ห้องเผาไหม้ (การเผาไหม้) ผ่านลูกสูบแบบดั้งเดิมและก๊าซอุณหภูมิสูงที่สร้างขึ้นโดยตรงเพื่อขับเคลื่อนการบินซึ่งถือได้ว่าเป็นเครื่องยนต์ใบพัด ในการวิจัยครั้งต่อไปเขาละทิ้งความคิดของการใช้ลูกสูบหนักและไม่มีประสิทธิภาพและเสนอโดยใช้กังหัน (กังหัน) เพื่อให้อากาศอัดไปยังห้องเผาไหม้และพลังของกังหันได้มาจากก๊าซไอเสียอุณหภูมิสูง ในปี 1930 Whittle ได้ยื่นขอสิทธิบัตรและในปี 1937 เขาได้พัฒนาเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตเซนติเมทครั้งแรกของโลกซึ่งถูกใช้อย่างเป็นทางการในเครื่องบิน Gloster E.28/39 ในปี 1941 ตั้งแต่นั้นมาเครื่องยนต์กังหันก๊าซได้ครอบงำพลังการบิน

เครื่องยนต์อากาศยานสามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภทพื้นฐานตามการใช้งานและลักษณะโครงสร้างของพวกเขา: เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทเครื่องยนต์เทอร์โบ, เครื่องยนต์เทอร์โบและเครื่องยนต์เทอร์โบ:

เครื่องยนต์กังหันก๊าซการบินเรียกว่าเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทซึ่งเป็นเครื่องยนต์กังหันก๊าซที่ใช้แล้ว จากมุมมองของวิธีการสร้างแรงผลักดันเครื่องยนต์ Turbojet เป็นเครื่องยนต์ที่ง่ายที่สุดและตรงที่สุด การใช้เหตุผลขึ้นอยู่กับแรงปฏิกิริยาที่เกิดจากการฉีดความเร็วสูงของกระแสน้ำวน อย่างไรก็ตามการไหลเวียนของอากาศความเร็วสูงจะนำความร้อนและพลังงานจลน์จำนวนมากออกไปในเวลาเดียวกันทำให้สูญเสียพลังงานอย่างมาก

เครื่องยนต์กังหันแบ่งอากาศที่ไหลลงสู่เครื่องยนต์เป็นสองเส้นทาง: ท่อด้านในและท่อด้านนอกซึ่งเพิ่มการไหลของอากาศทั้งหมดและลดอุณหภูมิไอเสียและความเร็วของการไหลของอากาศภายในท่อ

เครื่องยนต์ Turboshaft และ Turboprop ไม่ได้สร้างแรงขับโดยการฉีดกระแสอากาศดังนั้นอุณหภูมิและความเร็วของไอเสียจะลดลงอย่างมากประสิทธิภาพความร้อนค่อนข้างสูงและอัตราการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ต่ำซึ่งเหมาะสำหรับเครื่องบินระยะยาว โดยทั่วไปแล้วความเร็วของใบพัดจะไม่เปลี่ยนแปลงและแรงขับที่แตกต่างกันนั้นได้มาจากการปรับมุมของใบมีด

เครื่องยนต์ Propfan เป็นเครื่องยนต์ระหว่างเครื่องยนต์ turboprop และ turbofan มันสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องยนต์ propfan ที่มีเคสใบพัดแบบท่อและเครื่องยนต์โพรพเฟนที่ไม่มีเคสใบพัด เครื่องยนต์ Propfan เป็นเครื่องยนต์ประหยัดพลังงานที่มีการแข่งขันสูงที่สุดที่เหมาะสำหรับเที่ยวบินย่อย

เครื่องยนต์การบินและอวกาศพลเรือนได้ผ่านการพัฒนามานานกว่าครึ่งศตวรรษแล้ว โครงสร้างของเครื่องยนต์มีการพัฒนาจากเครื่องยนต์กังหันแบบแรงเหวี่ยงในช่วงต้นไปจนถึงเครื่องยนต์ Axial Flow เครื่องยนต์เดี่ยวจากเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตคู่โรตเตอร์ไปจนถึงเครื่องยนต์เทอร์โบเทอร์โบอัตราส่วนบายพาสต่ำและจากนั้นไปยังเครื่องยนต์เทอร์โบ โครงสร้างได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างต่อเนื่องด้วยการแสวงหาประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ อุณหภูมิทางเข้าของกังหันเป็นเพียง 1200-1300 k ในเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทรุ่นแรกในปี 1940 และ 1950 มันเพิ่มขึ้นประมาณ 200k เมื่อมีการอัพเกรดเครื่องบินแต่ละลำ ในช่วงปี 1980 อุณหภูมิทางเข้าของกังหันของเจ็ตส์ขั้นสูงรุ่นที่สี่ถึง 1800-2000 k [1]

หลักการของคอมเพรสเซอร์อากาศแบบแรงเหวี่ยงคือใบพัดขับเคลื่อนก๊าซให้หมุนด้วยความเร็วสูงเพื่อให้ก๊าซสร้างแรงเหวี่ยง เนื่องจากการไหลของแรงดันการขยายตัวของก๊าซในใบพัดอัตราการไหลและความดันของก๊าซหลังจากผ่านใบพัดจะเพิ่มขึ้นและอากาศอัดจะถูกผลิตขึ้นอย่างต่อเนื่อง มันมีมิติตามแนวแกนสั้นและอัตราส่วนความดันขั้นตอนเดียวสูง Axialflow Air Compressor เป็นคอมเพรสเซอร์ซึ่งการไหลของอากาศโดยทั่วไปจะไหลขนานกับแกนของใบพัดหมุน คอมเพรสเซอร์ Axial Flow ประกอบด้วยหลายขั้นตอนแต่ละขั้นตอนมีแถวของใบพัดโรเตอร์และใบมีดสเตเตอร์แถวต่อมา โรเตอร์เป็นใบมีดที่ใช้งานได้และล้อและสเตเตอร์เป็นไกด์ อากาศถูกเร่งโดยใบพัดใบพัดครั้งแรกชะลอตัวและบีบอัดในช่องสเตเตอร์เบลดและทำซ้ำในใบมีดหลายขั้นตอนจนกว่าอัตราส่วนความดันทั้งหมดถึงระดับที่ต้องการ คอมเพรสเซอร์การไหลของแกนมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ๆ ซึ่งสะดวกสำหรับการใช้งานแบบหลายขั้นตอนเพื่อให้ได้อัตราส่วนความดันที่สูงขึ้น

เครื่องยนต์เทอร์โบมักใช้อัตราส่วนบายพาสอัตราส่วนความดันเครื่องยนต์อุณหภูมิทางเข้ากังหันและอัตราส่วนความดันพัดลมเป็นพารามิเตอร์การออกแบบ:

อัตราส่วนบายพาส (BPR): อัตราส่วนของมวลของก๊าซที่ไหลผ่านท่อทางออกต่อมวลของก๊าซที่ไหลผ่านท่อด้านในในเครื่องยนต์ โรเตอร์ที่ด้านหน้าของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทมักเรียกว่าคอมเพรสเซอร์แรงดันต่ำและโรเตอร์ที่ด้านหน้าของเครื่องยนต์เทอร์โบมักเรียกว่าพัดลม ก๊าซแรงดันผ่านคอมเพรสเซอร์แรงดันต่ำผ่านทุกส่วนของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท ก๊าซที่ผ่านพัดลมจะถูกแบ่งออกเป็นท่อด้านในและด้านนอก นับตั้งแต่การเกิดขึ้นของเครื่องยนต์เทอร์โบ BPR เพิ่มขึ้นและแนวโน้มนี้เห็นได้ชัดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์กังหันพลเรือน

อัตราส่วนความดันเครื่องยนต์ (EPR): อัตราส่วนของแรงดันรวมที่เต้าเสียบหัวฉีดต่อแรงดันรวมที่ทางเข้าคอมเพรสเซอร์

อุณหภูมิเข้ากังหันทางเข้า: อุณหภูมิของห้องเผาไหม้ของห้องเผาไหม้เมื่อเข้าสู่กังหัน

อัตราส่วนการบีบอัดของพัดลม: เรียกอีกอย่างว่าอัตราส่วนการบีบอัดอัตราส่วนของความดันก๊าซที่เต้าเสียบคอมเพรสเซอร์ต่อแรงดันแก๊สที่ทางเข้า

สองประสิทธิภาพ:

ประสิทธิภาพความร้อน: การวัดว่าเครื่องยนต์จะแปลงพลังงานความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้เป็นพลังงานเชิงกลอย่างมีประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพการขับเคลื่อน: การวัดสัดส่วนของพลังงานเชิงกลที่เกิดจากเครื่องยนต์ที่ใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องบิน

第一篇结束

2 การพัฒนาใบมีดกังหัน

การพัฒนาซ้ำ

การใช้เครื่องยนต์ turbofan เป็นตัวอย่างค่าของใบมีดคิดเป็น 35%และเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในการผลิตเครื่องยนต์อากาศยาน ในเครื่องยนต์มี 3, 000 ถึง 4, 000 ใบมีดการบินซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: ใบพัดพัดลมใบมีดคอมเพรสเซอร์และใบมีดกังหัน มูลค่าของใบมีดกังหันสูงที่สุดถึง 63% ในเวลาเดียวกันพวกเขายังเป็นใบมีดที่มีความยากลำบากในการผลิตและค่าใช้จ่ายในการผลิตในเครื่องยนต์เทอร์โบ [2]

ในปี 1970 สหรัฐอเมริกาเป็นคนแรกที่ใช้ใบมีดการแข็งตัวของ PWA1422 ทิศทางในเครื่องยนต์ทหารและพลเรือน

หลังจากปี 1980 อัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักของเครื่องยนต์รุ่นที่สามเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 8 และใบมีดกังหันเริ่มใช้ SX รุ่นแรก, PWA1480, Renén4, CMSX -2 และ DD3 ของจีน ความสามารถในการรับอุณหภูมิของมันสูงกว่า 80K ของการแข็งตัวของการแข็งตัวที่ดีที่สุดในการหล่อโลหะผสมอุณหภูมิสูง PWA1422 ข้อดี. เมื่อรวมกับเทคโนโลยีกลวงช่องทางเดียวในการระบายความร้อนของฟิล์มอุณหภูมิการทำงานของใบมีดกังหันถึง 1600-1750 k -

เครื่องยนต์ turbofan รุ่นที่สี่ใช้ SXPWA1484 รุ่นที่สอง, Renén5, CMSX -4 และ DD6 ด้วยการเพิ่มองค์ประกอบ RE และเทคโนโลยีการระบายความร้อนความดันสูงหลายช่องสัญญาณอุณหภูมิการทำงานของใบมีดกังหันถึง 1800K -2000 K ที่ 2000k และ 100h ความแข็งแกร่งที่ยั่งยืนถึง 140mpa

SX รุ่นที่สามที่พัฒนาขึ้นหลังจากปี 1990 รวมถึงRenén6, Cmrx -10 และ DD9 ซึ่งมีข้อได้เปรียบความแข็งแรงของการคืบที่ชัดเจนมากกว่า SX รุ่นที่สอง ภายใต้การป้องกันช่องระบายความร้อนที่ซับซ้อนและการเคลือบสิ่งกีดขวางด้วยความร้อนอุณหภูมิทางเข้ากังหันที่สามารถทนได้ถึง 3000K โลหะผสมสารประกอบ intermetallic ที่ใช้ในใบมีดถึง 2200K และความแข็งแรงที่ยาวนาน 100H ถึง 100MPa

ขณะนี้อยู่ระหว่างการพัฒนาเป็นรุ่นที่สี่ SX ที่แสดงโดย MC-NG [4], TMS -138 ฯลฯ และรุ่นที่ห้า SX แสดงโดย TMS -162 ฯลฯ องค์ประกอบของมันมีลักษณะโดยการเพิ่มองค์ประกอบของโลกหายากใหม่เช่น RU และ PT อุณหภูมิการทำงานของโลหะผสมอุณหภูมิสูงรุ่นที่ห้าถึง 1,150 องศาซึ่งใกล้เคียงกับอุณหภูมิการใช้งานทางทฤษฎีที่ 1226 องศา

3 การพัฒนาของซุปเปอร์อัลลี่คริสตัลเดี่ยวที่ใช้นิกเกิล

3.1 ลักษณะองค์ประกอบและองค์ประกอบเฟสของ Single Superalloys คริสตัลเดี่ยวที่ใช้นิกเกิล

ตามประเภทขององค์ประกอบเมทริกซ์อัลลอยอุณหภูมิสูงสามารถแบ่งออกเป็นเหล็กอิงนิกเกิลและโคบอลต์และแบ่งย่อยออกเป็นโครงสร้างการหล่อการปลอมและโครงสร้าง metallurgy metallurgy โลหะผสมที่ใช้นิกเกิลมีประสิทธิภาพอุณหภูมิสูงกว่าโลหะผสมอุณหภูมิสูงอีกสองประเภทและสามารถทำงานได้เป็นเวลานานในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง

โลหะผสมอุณหภูมิสูงที่ใช้นิกเกิลมีอย่างน้อย 50% Ni โครงสร้าง FCC ของพวกเขาทำให้พวกเขาเข้ากันได้อย่างมากกับองค์ประกอบการผสมบางอย่าง จำนวนองค์ประกอบการผสมที่เพิ่มเข้ามาในระหว่างกระบวนการออกแบบมักจะเกิน 10. การรวมองค์ประกอบขององค์ประกอบการผสมที่เพิ่มเข้ามาจัดอยู่ในประเภทดังนี้ (1) Ni, CO, Fe, Cr, Ru, RE, MO และ W เป็นองค์ประกอบชั้นหนึ่งซึ่งทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบที่มีเสถียรภาพของออสเทน (2) AL, TI, TA และ NB มีรัศมีอะตอมขนาดใหญ่ซึ่งส่งเสริมการก่อตัวของเฟสเสริมความแข็งแกร่งเช่นสารประกอบ Ni3 (Al, Ti, Ta, Nb) และเป็นองค์ประกอบระดับสอง (3) B, C และ ZR เป็นองค์ประกอบชั้นสาม ขนาดอะตอมของพวกเขามีขนาดเล็กกว่าของอะตอม Ni และพวกมันจะแยกออกจากขอบเขตของเมล็ดได้อย่างง่ายดายโดยมีบทบาทในการเสริมสร้างขอบเขตของเมล็ด [14]

เฟสของโลหะผสมอุณหภูมิสูงคริสตัลเดี่ยวที่ใช้นิกเกิลส่วนใหญ่: เฟส, 'เฟส, เฟสคาร์ไบด์และเฟสปิดทอพอโลยี (เฟส TCP)

เฟส: เฟสเป็นเฟสออสเทนไนต์ที่มีโครงสร้างผลึกของ FCC ซึ่งเป็นสารละลายที่เป็นของแข็งที่เกิดขึ้นจากองค์ประกอบต่าง ๆ เช่น Cr, Mo, Co, W และ re ละลายในนิกเกิล

'เฟส:' เฟสเป็นสารประกอบ intermetallic Ni3 (Al, Ti) ของ FCC ซึ่งเกิดขึ้นเป็นเฟสการตกตะกอนและรักษาความเชื่อมโยงและไม่ตรงกันกับเฟสเมทริกซ์และอุดมไปด้วยอัล, TI, TA และองค์ประกอบอื่น ๆ

คาร์ไบด์เฟส: เริ่มต้นจาก SX ที่ใช้นิกเกิลรุ่นที่สองซึ่งมีการเพิ่ม C จำนวนเล็กน้อยทำให้เกิดการปรากฏตัวของคาร์ไบด์ คาร์ไบด์จำนวนเล็กน้อยจะแยกย้ายกันไปในเมทริกซ์ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมในระดับหนึ่ง โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสามประเภท: MC, M23C6 และ M6C

ระยะ TCP: ในกรณีของการให้บริการอายุมากขึ้นองค์ประกอบวัสดุทนไฟมากเกินไปเช่น Cr, Mo, W และส่งเสริมการตกตะกอนของเฟส TCP TCP มักจะเกิดขึ้นในรูปแบบของแผ่น โครงสร้างแผ่นมีผลกระทบด้านลบต่อความเหนียวการคืบและความเหนื่อยล้า เฟส TCP เป็นหนึ่งในแหล่งที่มาของการแตกของคืบคลาน

กลไกการเสริมสร้างความเข้มแข็ง

ความแข็งแรงของซูเปอร์อัลลอยที่ใช้นิกเกิลมาจากการมีเพศสัมพันธ์ของกลไกการชุบแข็งหลายอย่างรวมถึงการเสริมความแข็งแรงของสารละลายที่เป็นของแข็งการเพิ่มความเข้มแข็งของการตกตะกอนและการรักษาด้วยความร้อนเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อนและพัฒนาโครงสร้างย่อยความคลาดเคลื่อน

การแข็งตัวของโซลูชันที่เป็นของแข็งคือการปรับปรุงความแข็งแรงพื้นฐานโดยการเพิ่มองค์ประกอบที่ละลายได้ต่างกันรวมถึง Cr, W, CO, MO, RE และ RU

รัศมีอะตอมที่แตกต่างกันนำไปสู่ระดับหนึ่งของการบิดเบือนตาข่ายอะตอมซึ่งยับยั้งการเคลื่อนไหวของความคลาดเคลื่อน การเสริมความแข็งแกร่งของโซลูชันที่เป็นของแข็งเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มความแตกต่างของขนาดอะตอม

การเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายที่เป็นของแข็งยังมีผลในการลดพลังงานความผิดพลาดสแต็ก (SFE) ส่วนใหญ่ยับยั้งการเคลื่อนที่ข้ามความคลาดเคลื่อนซึ่งเป็นโหมดการเสียรูปหลักของผลึกที่ไม่ใช่อุดมสมบูรณ์ที่อุณหภูมิสูง

กลุ่มอะตอมหรือโครงสร้างจุลภาคในระยะสั้นเป็นอีกกลไกที่ช่วยให้ได้รับความเข้มแข็งผ่านการแก้ปัญหาที่เป็นของแข็ง อะตอมในการแยก SX ในพื้นที่ความเครียดแรงดึงของแกนความคลาดเคลื่อนที่อินเทอร์เฟซ / 'สร้าง "บรรยากาศ cottrell" ซึ่งช่วยป้องกันการเคลื่อนไหวของความคลาดเคลื่อนและการแพร่กระจายรอยแตกได้อย่างมีประสิทธิภาพ (อะตอมตัวถูกละลายมีความเข้มข้นในพื้นที่ความเครียดแรงดึงของการแยกขอบลดการบิดเบือนตาข่ายก่อตัวเป็นโครงสร้างก๊าซ coriolis และสร้างผลการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายของแข็งที่แข็งแกร่งผลกระทบที่เพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของอะตอมตัวละลายและการเพิ่มความแตกต่างของขนาด)

RE, W, MO, RU, CR และ CO เสริมความแข็งแกร่งให้กับเฟสอย่างมีประสิทธิภาพ โซลูชันที่แข็งแกร่งของการเสริมสร้างเมทริกซ์มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในความแข็งแรงของการคืบของโลหะผสมอุณหภูมิสูงที่ใช้นิกเกิล

เอฟเฟกต์การแข็งตัวของน้ำฝนได้รับผลกระทบจากส่วนของปริมาตรและขนาดของเฟส ' จุดประสงค์ของการเพิ่มประสิทธิภาพองค์ประกอบของโลหะผสมอุณหภูมิสูงเป็นหลักเพื่อเพิ่มส่วนปริมาณของเฟส 'และปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล โลหะผสมอุณหภูมิสูง SX สามารถมี 65% -75% ของเฟส 'ทำให้เกิดความแข็งแรงของการคืบที่ดี สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงค่าสูงสุดที่เป็นประโยชน์ของผลการเสริมความแข็งแกร่งของอินเทอร์เฟซ / 'และการเพิ่มขึ้นต่อไปจะนำไปสู่การลดลงอย่างมีนัยสำคัญในความแข็งแรง ความแข็งแรงของการคืบของโลหะผสมอุณหภูมิสูงที่มีส่วนที่มีปริมาณ 'สูง' ได้รับผลกระทบจากขนาดของอนุภาคเฟส ' เมื่อขนาดเฟส 'มีขนาดเล็กความคลาดเคลื่อนมีแนวโน้มที่จะปีนขึ้นไปรอบ ๆ ส่งผลให้ความแข็งแรงของการคืบลดลง เมื่อความคลาดเคลื่อนถูกบังคับให้ตัดเฟส 'ความแรงของการคืบจะสูงถึงสูงสุด เมื่ออนุภาคเฟสเพิ่มขึ้นขนาดการเคลื่อนที่มีแนวโน้มที่จะโค้งงอระหว่างพวกเขาทำให้เกิดความแข็งแรงของการคืบลดลง [14]

มีกลไกการเพิ่มความเข้มแข็งในการตกตะกอนหลักสามประการ:

การเสริมสร้างความไม่ตรงกันของตาข่าย: 'เฟสกระจายตัวและตกตะกอนในเมทริกซ์เฟสในลักษณะที่สอดคล้องกัน ทั้งสองเป็นโครงสร้าง FCC ความไม่ตรงกันของตาข่ายสะท้อนให้เห็นถึงความมั่นคงและสถานะความเครียดของอินเทอร์เฟซที่สอดคล้องกันระหว่างสองเฟส กรณีที่ดีที่สุดคือเมทริกซ์และเฟสตกตะกอนมีโครงสร้างผลึกเดียวกันและพารามิเตอร์ตาข่ายของเรขาคณิตเดียวกันเพื่อให้เฟสตกตะกอนมากขึ้นสามารถเติมได้ในเฟส ช่วงที่ไม่ตรงกันของโลหะผสมอุณหภูมิสูงที่ใช้นิกเกิลคือ 01% Re และ Ru ถูกแยกออกจากเฟส การเพิ่มขึ้นของ RE และ RU เพิ่มความไม่ตรงกันของตาข่าย

การเสริมสร้างคำสั่งซื้อ: การตัดความคลาดเคลื่อนจะทำให้เกิดความผิดปกติระหว่างเมทริกซ์และเฟสตกตะกอนซึ่งต้องใช้พลังงานมากขึ้น

กลไกการบายพาสความคลาดเคลื่อน: เรียกว่ากลไก Orowan (โค้งคำนับ Orowan) มันเป็นกลไกการเสริมสร้างความเข้มแข็งซึ่งเฟสตกตะกอนในเมทริกซ์โลหะขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนไหวจากการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง หลักการพื้นฐาน: เมื่อความคลาดเคลื่อนเคลื่อนที่พบอนุภาคมันไม่สามารถผ่านได้ส่งผลให้เกิดพฤติกรรมผ่านการเจริญเติบโตของสายการเคลื่อนที่และแรงผลักดันที่จำเป็นจะเพิ่มขึ้น

3.3 การพัฒนาวิธีการหล่อโลหะผสมอุณหภูมิสูง

โลหะผสมที่เก่าแก่ที่สุดที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงสามารถย้อนกลับไปที่การประดิษฐ์ของ Nichrome ในปี 1906 การเกิดขึ้นของคอมเพรสเซอร์เทอร์โบและเครื่องยนต์กังหันก๊าซกระตุ้นการพัฒนาที่สำคัญของโลหะผสมอุณหภูมิสูง ใบมีดของเครื่องยนต์กังหันก๊าซรุ่นแรกถูกผลิตโดยการอัดขึ้นรูปและการปลอมซึ่งเห็นได้ชัดว่ามีข้อ จำกัด ของเวลา ในปัจจุบันใบมีดกังหันโลหะผสมอุณหภูมิสูงส่วนใหญ่ทำจากการหล่อการลงทุนโดยเฉพาะการแข็งตัวของทิศทาง (DS) วิธี DS ถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกโดยทีม Versnyder ของ Pratt & Whitney ในสหรัฐอเมริกาในปี 1970 [3] ในทศวรรษของการพัฒนาวัสดุที่ต้องการสำหรับใบมีดกังหันได้เปลี่ยนจากผลึก equiaxed เป็นคริสตัลเสาแล้วปรับให้เข้ากับวัสดุโลหะผสมอุณหภูมิสูงคริสตัลเดี่ยว

เทคโนโลยี DS ใช้ในการผลิตส่วนประกอบ SX โลหะผสมคอร์คอร์ซึ่งช่วยปรับปรุงความเหนียวและความต้านทานการกระแทกด้วยความร้อนของโลหะผสมอุณหภูมิสูงอย่างมีนัยสำคัญ เทคโนโลยี DS ทำให้มั่นใจได้ว่าผลึกคอลัมน์ที่ผลิตมีการวางแนว [001] ซึ่งขนานกับแกนความเครียดหลักของชิ้นส่วนแทนที่จะเป็นแนวคริสตัลแบบสุ่ม โดยหลักการแล้ว DS จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าการแข็งตัวของโลหะหลอมเหลวในการหล่อนั้นดำเนินการกับโลหะฟีดของเหลวในสถานะที่ละลายได้เสมอ

การหล่อของคริสตัลคอลัมน์จำเป็นต้องมีสองเงื่อนไข: (1) การไหลของความร้อนทางเดียวทำให้มั่นใจได้ว่าอินเทอร์เฟซของเหลวที่เป็นของแข็งที่จุดเจริญเติบโตของเมล็ดจะเคลื่อนที่ในทิศทางเดียว (2) จะต้องไม่มีนิวเคลียสด้านหน้าของทิศทางการเคลื่อนที่ของอินเทอร์เฟซของเหลวของแข็ง

เนื่องจากการแตกหักของใบมีดมักจะเกิดขึ้นในโครงสร้างที่อ่อนแออุณหภูมิสูงของขอบเขตของเมล็ดข้าวเพื่อกำจัดขอบเขตของเมล็ดข้าวแม่พิมพ์แข็งตัวที่มีโครงสร้าง ขนาดตัดขวางของโครงสร้างนี้ใกล้เคียงกับขนาดของเมล็ดดังนั้นเพียงเม็ดเดียวที่ปลูกอย่างเหมาะสมที่สุดเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์ของการหล่อและจากนั้นก็ยังคงเติบโตในรูปแบบของผลึกเดี่ยวจนกว่าใบมีดทั้งหมดจะประกอบไปด้วยเม็ดเดียว

ตัวเลือกคริสตัลสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน: บล็อกเริ่มต้นและเกลียว:

ที่จุดเริ่มต้นของกระบวนการ DS ธัญพืชจะเริ่มนิวเคลียสที่ด้านล่างของบล็อกเริ่มต้น ในระยะแรกของการเจริญเติบโตของธัญพืชจำนวนมีขนาดใหญ่ขนาดเล็กและความแตกต่างของการปฐมนิเทศมีขนาดใหญ่ พฤติกรรมการเจริญเติบโตของการแข่งขันระหว่างธัญพืชมีอิทธิพลและผลการบล็อกเรขาคณิตของผนังด้านข้างอ่อนแอ ในเวลานี้เอฟเฟกต์การเพิ่มประสิทธิภาพการปฐมนิเทศนั้นชัดเจน เมื่อความสูงของธัญพืชในบล็อกเริ่มต้นเพิ่มขึ้นจำนวนของธัญพืชจะลดลงขนาดจะเพิ่มขึ้นและการวางแนวใกล้ พฤติกรรมการเจริญเติบโตของการแข่งขันระหว่างธัญพืชลดลงและผลการปิดกั้นทางเรขาคณิตของผนังด้านข้างนั้นมีอิทธิพลต่อการทำให้ทิศทางของผลึกสามารถปรับให้เหมาะสมได้อย่างต่อเนื่อง ด้วยการลดรัศมีของบล็อกเริ่มต้นและเพิ่มความสูงของบล็อกเริ่มต้นการวางแนวของธัญพืชที่เข้าสู่ส่วนเกลียวสามารถปรับให้เหมาะสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามการเพิ่มความยาวของบล็อกเริ่มต้นจะทำให้พื้นที่การเจริญเติบโตที่มีประสิทธิภาพสั้นลงและให้วงจรการผลิตและต้นทุนการเตรียมการ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องออกแบบโครงสร้างทางเรขาคณิตของสารตั้งต้นอย่างสมเหตุสมผล

ฟังก์ชั่นหลักของเกลียวคือการเลือกผลึกเดี่ยวอย่างมีประสิทธิภาพและความสามารถในการปรับการวางแนวของเมล็ดพันธุ์นั้นอ่อนแอ เมื่อกระบวนการ DS ดำเนินการในเกลียวช่องทางโค้งจะให้พื้นที่สำหรับการเติบโตของสาขา dendrite และ dendrites รองของธัญพืชล่วงหน้าในทิศทางของเส้น liquidus ธัญพืชมีแนวโน้มการพัฒนาด้านข้างที่แข็งแกร่งและการวางแนวของธัญพืชอยู่ในสภาพที่ผันผวนโดยมีผลการปรับให้เหมาะสมที่อ่อนแอ ดังนั้นการเลือกธัญพืชในเกลียวส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความได้เปรียบในการ จำกัด ทางเรขาคณิตความได้เปรียบในการเติบโตของการแข่งขันและความได้เปรียบในการขยายตัวเชิงพื้นที่ของธัญพืชในส่วนเกลียว [7] แทนที่จะเป็นประโยชน์ในการเติบโตของการปฐมนิเทศที่ต้องการของธัญพืช ดังนั้นเหตุผลหลักสำหรับความล้มเหลวของการเลือกคริสตัลคือเกลียวไม่ได้เล่นบทบาทของการเลือกคริสตัลเดี่ยว ด้วยการเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเกลียวลดระดับเสียงเส้นผ่านศูนย์กลางของพื้นผิวเกลียวและลดมุมเริ่มต้นผลการเลือกผลึกสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญ

การเตรียมใบพัดกังหันคริสตัลเดี่ยวกลวงต้องใช้มากกว่าหนึ่งโหล (Master Alloy Smelting, การเตรียมเปลือกเปลือกเมมเบรนคริสตัลเดี่ยว, การเตรียมแกนเซรามิกที่ซับซ้อน, การหล่อหลอม, การแข็งตัวของทิศทาง, การบำบัดความร้อน, การบำบัดพื้นผิว, การเตรียมการเคลือบผิวด้วยความร้อน ฯลฯ ) กระบวนการที่ซับซ้อนมีแนวโน้มที่จะมีข้อบกพร่องต่าง ๆ เช่นธัญพืชจรจัดกระหายป่ามุมเล็ก ๆ ของเมล็ดข้าวคริสตัลเส้นเบี่ยงเบนการปฐมนิเทศการตกผลึกการตกผลึกขอบเขตเกรนมุมขนาดใหญ่และความล้มเหลวในการเลือกคริสตัล

第2篇结束

4 การสร้างข้อบกพร่องในกระบวนการ DS

เมื่อโครงสร้างของใบพัดกังหันขั้นสูงมีความซับซ้อนและมีขนาดใหญ่ขึ้นความหลากหลายของการแข็งตัวของการแข็งตัวเช่นธัญพืชเร่ร่อนกระแทกกันกระแทกขอบเขตเกรนมุมต่ำผลึกริ้วรอยเบี่ยงเบนการปฐมนิเทศการตกผลึกการตกผลึก ใบมีดกังหันหล่อในรูปแบบของผลึกเดี่ยวเป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับโรงหล่อ

ปัญหาที่มีอยู่ในใบพัดกังหันคริสตัลเดี่ยวส่วนใหญ่มีความเข้มข้นในกระบวนการเจริญเติบโตซึ่งเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างและกระบวนการเจริญเติบโตของใบพัดกังหันคริสตัลเดี่ยว อย่างแรกตัวถังใบพัดมีความบางเดือยมีความหนาและมีขนาดใหญ่รูปร่างหน้าตัดเป็นตัวแปรความโค้งแตกต่างกันอย่างมากโครงสร้างการระบายความร้อนภายในมีความซับซ้อนมากและมีโครงสร้างจุลภาคมากมายเช่นหลุมแม่พิมพ์อากาศและคอลัมน์สปอยเลอร์ ข้อบกพร่อง อย่างจริงจังมากขึ้นการเพิ่มขนาดของใบมีดกังหันจะขยายเส้นทางการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวโดยเฉพาะที่ปลายสุดของแผ่นระบายความร้อนด้วยน้ำ ในระยะต่อมาของการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวอุณหภูมิการไล่ระดับสีจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเพิ่มระยะทางทำให้ dendrites เติบโตอย่างแตกต่างกันและเพิ่มแนวโน้มของข้อบกพร่องของการแข็งตัวให้เป็นรูปแบบ [6]

ธัญพืชหลงทาง

คริสตัลที่ติดอยู่หมายถึงพื้นที่อสัณฐานระหว่างขอบเขตของเกรนหรือผลึกที่เกิดขึ้นจากผลึกสองตัวหรือมากกว่านั้นเชื่อมโยงกันชนกันหรือเติบโตด้วยกันในวัสดุ ในแผ่นขอบของใบมีดกังหัน SX ส่วนตัดขวางของการหล่อจะได้สัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในขนาดเรขาคณิตและการกระจายสนามอุณหภูมิในพื้นที่นี้มีความซับซ้อนมาก ในระหว่างกระบวนการแข็งตัวของใบมีดอัลลอยด์ต่ำกว่าที่ขอบของการหล่อเกินกว่านิวเคลียสที่สำคัญของโลหะผสมทำให้เกิดนิวเคลียสที่แตกต่างกันของสิ่งสกปรกที่ขอบของการหล่อ

การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อขนาดของแผ่นขอบมีขนาดเล็ก dendrites ลำดับที่สูงขึ้นของธัญพืชดั้งเดิมจะเติบโตเป็นแผ่นขอบและไม่มีผลึกจรจัดเกิดขึ้น เมื่อขนาดของแผ่นขอบเพิ่มขึ้นผลึกจรจัดขนาดใหญ่จำนวนมากจะถูกสร้างขึ้นครั้งแรกที่มุมด้านในของแผ่นขอบและคริสตัลจรจัดสองสามตัวเติบโตขึ้นในแผ่นขอบในรูปแบบของ dendrites ยับยั้งเมล็ดดั้งเดิมที่อยู่ตรงกลางของแผ่นขอบ [6] เมื่อขนาดของแผ่นขอบยังคงเพิ่มขึ้นมีการระบายความร้อนขนาดใหญ่ที่ขอบของแผ่นขอบของเหลวของเหลวอัลลอยด์แข็งตัวอย่างรวดเร็วและมีความเครียดจากการหดตัวของแข็งขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนของพื้นที่เปลี่ยนแผ่นใบมีดไม่ดีการระบายความร้อนต่ำมีขนาดเล็กและ dendrites ที่สร้างขึ้นจะถูกทำลายโดยความเครียดการหดตัวทำให้เกิดผลึกจรจัดที่เติบโตไปยังศูนย์กลางของแผ่นขอบ [9] จากการวิจัยเชิงทดลองการลดความสูงของแพลตฟอร์มการเพิ่มความยาวของแพลตฟอร์มด้านนอกของแพลตฟอร์มและองค์ประกอบโลหะผสมที่มีเนื้อหาสูงขององค์ประกอบทนไฟ (RE, W, TA, HF) ทั้งหมดเพิ่มแนวโน้มของการก่อตัวของผลึกบริสุทธิ์ [10]

การก่อตัวของผลึกบริสุทธิ์บนแผ่นขอบสามารถควบคุมได้โดยการปรับกระบวนการแข็งตัวของทิศทางให้เหมาะสม (ลดอัตราการแข็งตัว) การรักษาด้วยการหุ้มหุ้มในท้องถิ่น (การเคลือบด้วยวัสดุต้านทานความร้อน) และเพิ่มระบบการเพาะ

Fการพิจารณา

ในระยะต่อมาของการเจริญเติบโตของใบพัดคริสตัลเดี่ยวโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะไกลจากแผ่นระบายความร้อนด้วยน้ำมันเป็นเรื่องง่ายที่จะก่อตัวเป็นโซ่ที่มีลักษณะคล้ายห่วงโซ่ เนื่องจากพื้นผิวข้อบกพร่องหลังจากการกัดกร่อนของ macroscopic แสดงจุดที่ชัดเจนจึงเรียกว่าฝ้าฝอกหรือโซ่กระอัก ในปัจจุบันโครงสร้างของใบพัดกังหันมีแนวโน้มที่จะซับซ้อนและเนื้อหาขององค์ประกอบโลหะผสมจุดที่มีจุดอ่อนสูงในโลหะผสมยังคงเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแนวโน้มของการก่อตัวของกระ

กลไกการก่อตัวของกระเป็นสาเหตุส่วนใหญ่เกิดจากการพาของเหลวอัลลอยด์ที่เกิดจากการแยกตัวถูกละลายในระหว่างการแข็งตัวและยังเกี่ยวข้องกับการ remelting ของ dendrites ทุติยภูมิและการโก่งตัวของ dendrites หลัก ในกระบวนการ DS W และ RE จะได้รับการตกแต่งในพื้นที่ Dendrite STEM และ Al และ TA จะได้รับการตกแต่งในของเหลวอัลลอยด์ระหว่าง dendrites มีความแตกต่างความหนาแน่นระหว่างอดีตและหลัง ในขณะที่โซนอ่อนนุ่มความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นของของเหลวอัลลอยด์ในโซนอ่อนนุ่มและความหนาแน่นของของเหลวที่ด้านหน้าแข็งตัวเพิ่มขึ้น การกระจายความหนาแน่นของด้านบนหนักและด้านล่างแสงทำให้ของเหลวอัลลอยด์ในโซนอ่อนนุ่มขึ้นอยู่กับการลอยตัวสูงขึ้น เมื่อความต้านทานความหนืดของของเหลวอัลลอยด์ในโซนอ่อนนุ่มของเหลวอัลลอยด์ในโซนอ่อนนุ่มจะได้รับการควบคุมระหว่าง dendrites และรูปแบบการพาความกว้างของความกว้างที่แน่นอนในเขตอ่อนนุ่ม การไหลของของเหลวโลหะผสมนี้จะละลายหรือทำลาย dendrites เพื่อสร้างชิ้นส่วน dendrite หากชิ้นส่วน dendrite เหล่านี้ไม่มีเวลาไหลออกจากช่องทางด้วยของเหลวอัลลอยด์และยังคงอยู่ในช่องทางพวกเขาจะสร้างจุดบนพื้นผิวการหล่อเมื่อช่องทางแข็งตัว [11]

การเพิ่มเนื้อหาของส่วนประกอบ TA และอัลลีย์อัลและการลดเนื้อหาของ W และ RE สามารถช่วยลดแนวโน้มของการก่อตัวของกระ ในกระบวนการ DS การเพิ่มอัตราการดึงและการเพิ่มการไล่ระดับอุณหภูมิสามารถลดแนวโน้มของการก่อตัวของกระ การสั่นสะเทือนสามารถทำให้การพาเฟสของเหลวลดลงอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการแข็งตัวของทิศทางซึ่งจะช่วยลดแนวโน้มของการก่อตัวของกระ

ขอบเขตเกรนต่ำ

การก่อตัวของขอบเขตเมล็ดข้าวมุมต่ำนั้นเกี่ยวข้องกับการเบี่ยงเบนการปฐมนิเทศของ dendrites ที่เกิดจากการเสียรูป dendrite: (1) ความเครียดทางกลร้อนที่เกิดจากการตกตะกอนของ 'เฟสในระหว่างการเจริญเติบโตของสถานะคงที่; (2) การอุดตันและการอัดขึ้นรูปของเปลือกแม่พิมพ์ทำให้เกิดความเครียดจากการหดตัวใน dendrites; (3) การพาตัวถูกละลายที่เกิดจากสนามอุณหภูมิที่ไม่สม่ำเสมอในเขตอ่อนนุ่มและแรงแบบไม่สมมาตรบน dendrites นำไปสู่การเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกของ dendrites ซึ่งก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสะสมของการวางแนว dendrite ขอบเขตของเมล็ดข้าวมุมต่ำจะเกิดขึ้นที่ทางแยกของ dendrite deflected และ dendrite ที่ไม่ได้ถูกตัดออกดั้งเดิม

เมื่อใบมีดคริสตัลเดี่ยวขนาดใหญ่แข็งตัวมันเป็นเรื่องยากสำหรับอินเตอร์เฟส S/L ในการรักษาสถานะระนาบ (เว้าเมื่อความเร็วในการดึงสูงและนูนเมื่อความเร็วในการดึงต่ำ) ทิศทางการไล่ระดับอุณหภูมิของอินเทอร์เฟซ S/L ที่ไม่ตรงไม่ตรงไม่ตรงกับทิศทางตามแนวแกนของชิ้นงาน ความผันผวนใด ๆ ในกระบวนการแข็งตัวอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการวางแนวซึ่งจะสร้างขอบเขตของเมล็ดข้าวมุมต่ำ ความผันผวนเหล่านี้อาจทำให้ dendrites บางคนเติบโตในสถานะที่ไม่ต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการเจริญเติบโตจากเขตขยายไปยังร่างกายใบมีดส่งผลให้มุมของขอบเขตเกรนมุมต่ำของร่างกายใบมีดเข้มข้นในช่วง 2 องศา -6 สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติการแข็งตัวของโลหะผสมและเป็นเรื่องยากที่จะหาวิธีที่สมเหตุสมผลในการหลีกเลี่ยง [12]

จำนวนขอบเขตของเมล็ดข้าวมุมขนาดเล็กในเขตขยายนั้นต่ำกว่าในร่างกายของใบมีดและมุม misorientation ก็มีขนาดเล็กกว่ามาก แต่จำนวนสถานที่ที่มีมุมที่เป็น misorientation น้อยกว่า 2 องศาในโซนขยายและร่างกายใบมีดเทียบได้ นี่เป็นเพราะโซนส่วนขยายอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการเติบโตของผลึกเดี่ยวและ dendrites ส่วนใหญ่แสดงการเติบโตของสถานะคงที่ในขณะที่จำนวน dendrites ในการเติบโตของรัฐคงที่ในเขตขยายและร่างกายใบมีดเทียบได้

คริสตัลลาย

คริสตัลที่มีเส้นสายเป็นชนิดของข้อบกพร่องเชิงเส้นแคบ ๆ บนพื้นผิวของการหล่อซึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ส่วนบนของใบมีดของการหล่อ โดยทั่วไปจะมีความกว้างประมาณ 1 มม. และยาวหลายสิบมม. โดยมีตำแหน่งเริ่มต้นที่ระบุได้ โดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะหายไปหลังจากเพิ่มขึ้นไม่กี่เซนติเมตร แต่พวกเขายังสามารถขยายด้านข้างไปยังใบมีดทั้งหมดได้พัฒนาจากข้อบกพร่องเชิงเส้นเป็นข้อบกพร่องขนาดใหญ่สามมิติและเปลี่ยนเป็นข้อบกพร่องของผลึกเบ็ดเตล็ด ทิศทางของคริสตัลริ้วนั้นมักจะสอดคล้องกับทิศทางการเจริญเติบโตของ dendrite ที่ตำแหน่งนั้น

การปรากฏตัวของคริสตัลริ้วนั้นเกิดจากความจริงที่ว่าลำตัวหลักของ dendrite เดี่ยวบนพื้นผิวของการหล่อถูกฉีกออกในโซนอ่อน แต่ถูกเชื่อมโดยของเหลวที่เหลือแสดงจุดเริ่มต้นที่ชัดเจน เหตุผลหลักสำหรับการฉีกขาดนี้คือการหดตัวของ dendrite ที่เกิดจากการยึดเกาะของเปลือกนั้นถูกขัดขวางอย่างรุนแรงหรือความแข็งแรงของ dendrite ได้รับความเสียหายอย่างรุนแรงเนื่องจากการตัดการรวม dendrite ฉีกขาดจะได้รับระดับหนึ่งของการเบี่ยงเบนโดยรวมซึ่งก่อตัวเป็นเมล็ดแคบ ๆ ที่ล้อมรอบด้วยขอบเขตของเมล็ดข้าวขนาดเล็กบนโครงสร้างเมทริกซ์ [12]

การตกผลึกใหม่

SX ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเฟสและ 'เฟสในรูปแบบของการรวมกันของยูเทคติก เมื่อพลังงานในท้องถิ่นสูงเนื่องจากความเข้มข้นของความเครียดการเสียรูปในพื้นที่ท้องถิ่นของพื้นผิวและจากนั้นเมื่อถึงอุณหภูมิที่แน่นอนในการให้ความร้อนที่ตามมาเฟส 'จะละลายในโลหะผสมคริสตัลเดี่ยว หลังจากการสลายตัวมันเป็นเรื่องง่ายมากที่จะสร้างโครงสร้างเซลล์ในพื้นที่การละลายเฟส การตกผลึกพื้นผิวของ SX ครั้งแรกเริ่มต้นในพื้นที่ก้าน dendrite ของพื้นผิว องค์กรเริ่มต้นคือเซลล์ จากนั้นธัญพืชจะเริ่มเติบโตอย่างค่อยเป็นค่อยไปในเฟสยูเทคติก / 'พื้นที่ที่มีระยะหยาบ' การเจริญเติบโตของธัญพืชที่ติดตั้งซ้ำนั้นมาพร้อมกับอินเทอร์เฟซที่ชัดเจนระหว่าง 'เม็ดคริสตัลและเมทริกซ์ [13] เงื่อนไขที่สำคัญสำหรับการก่อตัวของธัญพืชที่ติดตั้งซ้ำ: การสลายตัวของระยะการหล่อ