1. Aşılama ve Modifikasyon Tedavisi
Aşılama işlemi, çekirdeklenmeyi teşvik etmek ve büyümeyi engellemek için katılaşma sırasında erimiş metale az miktarda başka maddelerin eklenmesi, böylece tanelerin incelmesi ve yapının iyileştirilmesi sürecini ifade eder. Geleneksel olarak dökme demire katkı maddeleri eklenmesine aşılama işlemi denir; Dökme çelik ve alüminyum alaşımlarına katkı maddelerinin eklenmesine modifikasyon işlemi denir. Temelde aşılama tedavisi öncelikle çekirdeklenmeyi etkilerken, modifikasyon tedavisi kristal büyüme mekanizmasını değiştirir (büyümeyi engeller), böylece kristal morfolojisini etkiler.
Şu anda dökme demir için çok çeşitli aşılayıcılar bulunmaktadır. Baryum, bizmut ve nadir toprak elementleri içeren aşılayıcılar aşılama etkisinin solmasını yavaşlatabilir. Aşılama yöntemleri (yani aşılayıcıyı ekleme yöntemi) temel olarak pota aşılamayı, akış aşılamasını, anlık aşılamayı (dökme kabı aşılama, özlü tel aşılama, akış aşılama) ve kalıp içi aşılamayı içerir. Anında aşılama ve kalıp içi aşılama, aşının solmasını önleyebilir, az miktarda aşılayıcı gerektirebilir ve iyi aşılama etkileri elde edebilir, bu da bunların dökme demir üretiminde giderek yaygınlaşan uygulamalarına yol açar.
Modifikasyon tedavisine yönelik geliştirme eğilimi, düşük-maliyetli, yüksek-verimli, kirletici olmayan-ve çok-işlevli bileşik modifikasyona yöneliktir. Dökme çelik, erimiş çeliği saflaştırırken aynı zamanda taneleri incelten nadir toprak elementleri içeren alaşım değiştiriciler kullanılarak modifikasyon işlemine tabi tutulur. Cu-P ve Al-Ti-B'den oluşan bir bileşikle modifiye edilen ZL109 alaşımı, yapısında iyi-rafine edilmiş birincil silikon ve ötektik silikon sağlar. Sr tuzları, alüminyum-silisyum alaşımlarındaki silikon fazını iğne-benzerinden kısa çubuk-benzeri (uzunluğu 100 μm'nin altında) veya kavisli lifli formlara dönüştürebilir.
2. Dinamik Kristalleşme
Tane inceltme ve mikro yapıyı iyileştirmeye yönelik aşılama ve modifikasyon işlemlerinin yanı sıra, erimiş metalin ultrasonik titreşim işlemine veya elektromanyetik karıştırmaya tabi tutulması da tanelerin inceltilmesi ve döküm kalitesinin iyileştirilmesi hedefine ulaşabilir. Ultrasonik işlem, AS41 magnezyum alaşımının döküm yapısını iyileştirerek MgSi fazını daha ince ve küresel hale getirebilir ve tanecik boyutları, ultrasonik işlem uygulanmayanların yalnızca %30 ila %50'si kadar olabilir. Şu anda, tahıl inceltme teknolojisi, elektromanyetik karıştırma ile birlikte aşılama işlemi gibi birleşik süreçler oluşturan kombinasyon yöntemlerine doğru ilerlemektedir. Örneğin, saf alüminyum, %0,05 Al-5Ti-B kullanılarak yapılan aşılama işlemiyle birlikte doğru akım darbeli manyetik alana tabi tutulduğunda, ortaya çıkan tane boyutu, yalnızca doğru akım darbeli manyetik alanının uygulanmasına kıyasla daha ince ve daha düzgün bir şekilde dağıtılır.
3. Yönlü Katılaşma
Yönlü kristalizasyon olarak da bilinen yönlü katılaşma, metallerin veya alaşımların eriyik içinde kristalleri yönsel olarak büyütmesini sağlayan bir işlem yöntemidir. Yönlü katılaştırmanın ana yöntemleri ekzotermik kalıp yöntemini, güç azaltma yöntemini, hızlı katılaştırma yöntemini ve sıvı metal soğutma yöntemini içerir. Yönlü katılaştırma öncelikle sütunlu taneleri ve tek kristalleri hazırlamak için kullanılır ve nikel- bazlı sütunlu tane ve tek kristalli motor kanatlarının üretiminde başarıyla uygulanmıştır. Sütunlu tane yapıları enine tanecik sınırlarını ortadan kaldırırken, tek kristallerde hiç tanecik sınırı yoktur, bu da kanatların yüksek-sıcaklık mukavemetini, sürünme direncini, stres-kopma özelliklerini ve termal yorulma performansını önemli ölçüde artırır.
Yönlü katılaştırmayla üretilen tek kristal kanatlar, polikristallerden spiral seçilim büyümesiyle oluşturulur. Tek kristal büyümesi veya sütunlu tane büyüme yapıları için olsun,<100>yön, tercih edilen büyüme yönelimidir. Yıllar süren yoğun araştırma ve geliştirme sayesinde sektör, tek kristalli motor kanatlarına yönelik temel teknolojide uzmanlaştı ve tekelleri kırdı. Seramik çekirdek teknolojisi, korindon kabuk kalıp teknolojisi, tek kristal seçimi ve yönlü katılaştırma işlemleri, tek kristal bıçaklar için yeniden kristalleşme kontrolü, pişirme sıcaklığı kontrolü, dökme proses parametreleri, çekme hızı, proses rotası ayarlamaları ve kalıp iyileştirmeleri gibi alanlarda kapsamlı veri ve deneyim birikmiştir. İçi boş tek kristal bıçaklar için hassas döküm teknolojisi giderek daha karmaşık hale geliyor.
