Development of processing technology using extremely high concentration cavitation energy by strong magnetic field

开发利用强磁场的极高浓度空化能的加工技术

• 批准号: 22K04780
• 负责人: 吉村 敏彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo University of Science, Yamaguchi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04780/
• 关键词: エネルギー集中キャビテーション; 機能性キャビテーション; 荷電気泡; 強磁場; ローレンツ力; クーロン力; 強磁場エネルギー集中型キャビテーション; Ni基超合金単結晶材; Ni基超合金柱状晶; チタン合金

強磁場を用い、究極まで気泡エネルギーを集中させた強磁場エネルギー集中型キャビテーション(MEI-MFC: Strong magnetic field energy intensive multifunction cavitation)加工技術を開発することができた。MEI-MFCでは、ウォータ－ジェットキャビテーション噴流の周辺から超音波を照射する。旋回流を発生させながらWJキャビテーション気泡を膨張させて、気泡の温度、圧力を高める。さらに、強磁場をノズル出口部に印加し、荷電気泡のローレンツ力による衝突により気泡数とエネルギー密度の爆発的増大を起こす。また波及効果として、0.1mm狭隘ノズルをMEI-MFC装置に装着し、レーザー光を照射し、磁場エネルギーにより活性化された荷電気泡内のイオンの価数をさらに増加させる多光子イオン化を生起させた。これにより、荷電気泡の衝突は更に活発化し、エネルギーが集中した気泡数が増加する。本技術の結果として、従来困難とされていた小型キャビテーション気泡によるピーニング効果を発生させることに成功した。これらの究極の加工エネルギーを活用し、ジェットエンジンやガスタービンのタービン動翼に用いられるNi超合金のクリープの高強度化、高機能化を図る。さらに、ジェットエンジンに用いられるチタン合金薄肉化を目指した高強度化に取り組み、水素社会を見据えた水素ガスタービンの低コスト化、省エネを目指したピーニング高温組織制御技術を確立する。

我们已经能够开发出强磁场能量密集型多功能空化（MEI-MFC）处理技术，该技术使用强磁场最终浓缩气泡能量。在MEI-MFC中，超声是从水喷射喷气机的外围辐射的。 WJ气泡气泡在产生旋转流量的同时扩展，增加气泡的温度和压力。此外，由于洛伦兹力引起的电荷电气气泡碰撞而导致气泡的数量和能量密度的爆炸性增加，因此将强大的磁场应用于喷嘴出口。作为连锁效果，将0.1mm的窄喷嘴连接到MEI-MFC设备上，并照射激光灯以产生多光子电离，从而进一步增加了由磁场能激活的带电电气气泡中离子的价。这使电荷电气气泡的碰撞更加活跃，并且具有浓缩能量的气泡数量增加。由于这项技术，它已经成功地产生了由小气泡泡泡引起的果皮作用，而这些气泡泡沫过去被认为是困难的。通过利用这些最终的加工能，我们旨在提高Ni Superalloy Creep的强度和功能，该蠕变用于喷气发动机和燃气轮机的涡轮叶片。此外，我们将努力提高强度，以减少喷气发动机中使用的钛合金的厚度，并建立一种控制镀皮高温结构的技术，目的是降低氢气涡轮机的成本和能源节省，并注视氢社会。