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。

我们能够开发出强磁场能量密集型多功能空化（MEI-MFC）加工技术，利用强磁场将气泡能量集中到终极水平。 MEI-MFC从水射流空化射流周围照射超声波。 WJ空化气泡膨胀的同时产生旋流，提高气泡的温度和压力。此外，喷嘴出口处施加强磁场，由于带电气泡的洛伦兹力碰撞，导致气泡数量和能量密度爆炸性增加。此外，作为波纹效应，将0.1毫米窄喷嘴安装在MEI-MFC装置上并用激光照射，引起多光子电离，进一步增加了由磁场能量激活的带电气泡中的离子的价数。结果，带电气泡的碰撞变得更加活跃，并且能量集中的气泡的数量增加。通过这项技术，我们成功地通过微小的空化气泡产生了喷丸效果，这在以前被认为是很困难的。利用这些终极加工能量，我们的目标是提高喷气发动机和燃气轮机涡轮转子叶片中使用的镍高温合金的强度和功能。此外，我们还将致力于通过薄型化来提高喷气发动机中使用的钛合金的强度，并且我们将建立喷丸高温结构控制技术，旨在降低氢燃气轮机的成本和节能，以期实现氢燃气轮机的低成本化和节能化。氢社会。