No sé nada sobre cristales, aunque sé un poco más sobre motores de turbina a reacción, y definitivamente sé que no quieres que las aspas del ventilador golpeen la carcasa del ventilador.
La razón dada en el documental que vi sobre la fabricación de palas de turbinas a reacción parecía plausible. Es un solo cristal porque desea reducir la expansión debido al calor y los cristales simples aparentemente pueden lograrlo.
¿Alguien podría explicar brevemente cómo los cristales individuales evitan la expansión debido al calor en comparación con los materiales de múltiples cristales?
Además, ¿cómo se forman los monocristales?
Wikipedia tiene una breve nota Monocristales
Otra aplicación de los sólidos monocristalinos es la ciencia de los materiales en la producción de materiales de alta resistencia con baja fluencia térmica, como los álabes de las turbinas. Aquí, la ausencia de límites de grano en realidad produce una disminución en el límite elástico, pero lo que es más importante, reduce la cantidad de fluencia que es crítica para aplicaciones de piezas de alta temperatura y tolerancia estrecha.
De acuerdo, admito que no sé nada sobre turbinas a reacción, sin embargo, sé algo sobre cristales. Los puntos de red ocupados de un solo cristal interactúan con una buena superposición de orbitales atómicos. Si tiene un metal de bloque d, entonces obtiene las interacciones estándar dd y dp como lo predicen los modelos de enlace estrecho y Hubbard.
Los límites de grano son los límites entre monocristales. Surgen debido a la presencia de algún defecto (¿inserte una discusión larga sobre los defectos y sus efectos?). Las fuerzas atractivas entre los límites de los granos no son tan fuertes como el monocristal en general, a menudo son puntos de fractura en un material. Esto se debe a la mala superposición de los orbitales atómicos. Cuanto mayor es la superposición de los orbitales atómicos, mayor es la contribución covalente al enlace (resultado general de la ecuación de klopman-Salem).
A medida que aplica calor al sólido, los átomos se desplazan de sus puntos de red. Con fuerzas fuertes, este desplazamiento es pequeño. Con fuerzas más débiles, se produce mucho más "movimiento". Cuanta más oscilación sobre la conformación de equilibrio, más se expande el sólido.
Por lo tanto, cuantos más límites de grano estén presentes, mayor será la expansión térmica. Me imagino que eso es lo que está pasando en este caso, pero como digo, ¡no sé nada sobre turbinas a reacción!
Los monocristales se cultivan en el laboratorio. Recuerdo esperar años en mis laboratorios de química orgánica de pregrado esperando que mi solución cristalizara, ¡luego aburrirme y fallar!
En general tenemos una pequeña nanopartícula en solución. Eso desarrollará rostros. Las partículas se depositarán en las caras y harán crecer el cristal de acuerdo con la simetría de la partícula original. Es por eso que hablamos de la cara (111) de un cristal, etc. Diferentes cristales tienen diferentes simetrías y, por lo tanto, diferentes estructuras.
Si no eres paciente al hacer crecer tus cristales, ¡entonces obtienes polvos!
Los álabes de las turbinas de chorro de un solo cristal se cultivan de una manera sustancialmente diferente a la de la mayoría de los cristales. El siguiente artículo brinda detalles de algunos de los procesos de I + D y producción a gran escala que se utilizan.
http://www.tms.org/superalloys/10.7449/1980/superalloys_1980_205_214.pdf
No estoy seguro de que la expansión térmica sea mucho mayor en los policristales que en los monocristales ( http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/14/Jresv14n5p523_A1b.pdf , Fig. 13). El artículo de Wikipedia que cita dice que los cristales individuales tienen una mayor resistencia a la fluencia a altas temperaturas, por lo que pueden proporcionar una mayor eficiencia de la turbina.
Ernie