1. Θεραπεία εμβολιασμού και τροποποίησης
Η επεξεργασία εμβολιασμού αναφέρεται στη διαδικασία προσθήκης μικρής ποσότητας άλλων ουσιών σε λιωμένο μέταλλο κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης για την προώθηση της πυρήνωσης και την αναστολή της ανάπτυξης, διυλίζοντας έτσι τους κόκκους και βελτιώνοντας τη δομή. Συμβατικά, η προσθήκη προσθέτων στον χυτοσίδηρο ονομάζεται επεξεργασία εμβολιασμού. Η προσθήκη προσθέτων σε χυτό χάλυβα και κράματα αλουμινίου ονομάζεται επεξεργασία τροποποίησης. Ουσιαστικά, η θεραπεία εμβολιασμού επηρεάζει πρωτίστως τη δημιουργία πυρήνων, ενώ η επεξεργασία τροποποίησης αλλάζει τον μηχανισμό ανάπτυξης των κρυστάλλων (αναστέλλοντας την ανάπτυξη), επηρεάζοντας έτσι τη μορφολογία των κρυστάλλων.
Επί του παρόντος, υπάρχει μεγάλη ποικιλία εμβολίων για χυτοσίδηρο. Τα εμβόλια που περιέχουν βάριο, βισμούθιο και στοιχεία σπάνιων γαιών μπορούν να επιβραδύνουν την εξασθένιση του φαινομένου εμβολιασμού. Οι μέθοδοι ενοφθαλμισμού (δηλαδή η μέθοδος προσθήκης του εμβολιασμού) περιλαμβάνουν κυρίως τον ενοφθαλμισμό με κουτάλα, τον ενοφθαλμισμό με ρεύμα, τον στιγμιαίο ενοφθαλμισμό (ενοφθαλμισμός με κύπελλο έκχυσης, τον εμβολιασμό με σύρμα με πυρήνα, τον εμβολιασμό με ρεύμα) και τον εμβολιασμό με μούχλα. Ο στιγμιαίος εμβολιασμός και ο ενοφθαλμισμός σε μούχλα μπορούν να αποτρέψουν το ξεθώριασμα του εμβολιασμού, να απαιτήσουν μικρή ποσότητα εμβολιασμού και να επιτύχουν καλά αποτελέσματα εμβολιασμού, οδηγώντας στην ολοένα και πιο διαδεδομένη εφαρμογή τους στην παραγωγή χυτοσιδήρου.
Η τάση ανάπτυξης για την επεξεργασία τροποποιήσεων είναι προς την τροποποίηση χαμηλού-κόστους, υψηλής-αποτελεσματικότητας, μη-μη ρυπογόνου και πολλαπλών-σύνθετων τροποποιήσεων. Ο χυτός χάλυβας υφίσταται επεξεργασία τροποποίησης με τη χρήση τροποποιητών κραμάτων που περιέχουν στοιχεία σπάνιων γαιών, τα οποία εξευγενίζουν τους κόκκους ενώ παράλληλα καθαρίζουν τον τηγμένο χάλυβα. Το κράμα ZL109, τροποποιημένο με ένα σύνθετο από Cu-P και Al-Ti-B, έχει ως αποτέλεσμα καλά-εξευγενισμένο πρωτογενές πυρίτιο και ευτηκτικό πυρίτιο στη δομή του. Τα άλατα Sr μπορούν να αλλάξουν τη φάση του πυριτίου σε-κράματα αλουμινίου{12}}από βελόνα-σε κοντές ράβδους-όπως (με μήκος κάτω από 100 μm) ή καμπύλες ινώδεις μορφές.
2. Δυναμική Κρυστάλλωση
Εκτός από τις επεξεργασίες εμβολιασμού και τροποποίησης για τη βελτίωση των κόκκων και τη βελτίωση της μικροδομής, η υποβολή λιωμένου μετάλλου σε επεξεργασία με υπερήχους δόνησης ή ηλεκτρομαγνητική ανάδευση μπορεί επίσης να επιτύχει τον στόχο της εξευγενισμού κόκκων και τη βελτίωση της ποιότητας χύτευσης. Η επεξεργασία με υπερήχους μπορεί να βελτιώσει τη δομή του κράματος μαγνησίου AS41 ως χυτή, καθιστώντας τη φάση MgSi λεπτότερη και σφαιροειδή, με μεγέθη κόκκων μόνο στο 30% έως 50% αυτών που δεν έχουν επεξεργασία με υπερήχους. Επί του παρόντος, η τεχνολογία εξευγενισμού κόκκων κινείται προς μεθόδους συνδυασμού, σχηματίζοντας συνδυασμένες διαδικασίες όπως η επεξεργασία εμβολιασμού σε συνδυασμό με ηλεκτρομαγνητική ανάδευση. Για παράδειγμα, όταν το καθαρό αλουμίνιο υποβάλλεται σε παλμικό μαγνητικό πεδίο συνεχούς ρεύματος σε συνδυασμό με επεξεργασία εμβολιασμού με χρήση 0,05% Al-5Ti-B, το μέγεθος κόκκου που προκύπτει είναι ακόμη λεπτότερο και πιο ομοιόμορφα κατανεμημένο σε σύγκριση με την εφαρμογή μόνο του παλμικού μαγνητικού πεδίου συνεχούς ρεύματος.
3. Κατευθυντική στερεοποίηση
Η κατευθυντική στερεοποίηση, επίσης γνωστή ως κατευθυντική κρυστάλλωση, είναι μια μέθοδος διαδικασίας που επιτρέπει σε μέταλλα ή κράματα να αναπτύσσουν τους κρυστάλλους κατευθυντικά μέσα στο τήγμα. Οι κύριες μέθοδοι για κατευθυντική στερεοποίηση περιλαμβάνουν τη μέθοδο εξώθερμου καλουπιού, τη μέθοδο μείωσης ισχύος, τη μέθοδο ταχείας στερεοποίησης και τη μέθοδο ψύξης υγρού μετάλλου. Η κατευθυντική στερεοποίηση χρησιμοποιείται κυρίως για την παρασκευή στηλών κόκκων και μονοκρυστάλλων και έχει εφαρμοστεί με επιτυχία στην παραγωγή νικελίου-με βάση το νικέλιο και λεπίδων κινητήρα μονού κρυστάλλου. Οι δομές κολώνων κόκκων εξαλείφουν τα εγκάρσια όρια κόκκων, ενώ οι μονοκρυστάλλοι δεν έχουν καθόλου όρια κόκκων, ενισχύοντας σημαντικά την υψηλή-αντοχή σε θερμοκρασία, την αντίσταση ερπυσμού, τις ιδιότητες ρήξης-στις καταπονήσεις και την απόδοση θερμικής κόπωσης των λεπίδων.
Οι λεπίδες μονοκρυστάλλου που παράγονται με κατευθυντική στερεοποίηση σχηματίζονται μέσω της ανάπτυξης σπειροειδούς επιλογής από πολυκρυστάλλους. Είτε πρόκειται για δομές ανάπτυξης μονού κρυστάλλου είτε για δομές ανάπτυξης κόκκων στηλών, το<100>η κατεύθυνση είναι ο προτιμώμενος προσανατολισμός ανάπτυξης. Μέσα από χρόνια εντατικής έρευνας και ανάπτυξης, η βιομηχανία έχει κατακτήσει τη βασική τεχνολογία για λεπίδες μονοκρυστάλλων κινητήρων, σπάζοντας τα μονοπώλια. Έχουν συσσωρευτεί εκτεταμένα δεδομένα και εμπειρία σε τομείς όπως η τεχνολογία κεραμικού πυρήνα, η τεχνολογία καλουπιού κελύφους κορουνδίου, οι διαδικασίες επιλογής μονοκρυστάλλου και κατευθυντικής στερεοποίησης, έλεγχος ανακρυστάλλωσης για λεπίδες μονού κρυστάλλου, έλεγχος θερμοκρασίας πυροδότησης, παράμετροι διαδικασίας έκχυσης, ρυθμός έλξης, ρυθμίσεις διαδρομής διαδικασίας και βελτιώσεις καλουπιού. Η τεχνολογία χύτευσης ακριβείας για κοίλες λεπίδες μονοκρυστάλλου γίνεται ολοένα και πιο εξελιγμένη.
