1. Rokotus ja modifiointikäsittely
Inokulaatiokäsittelyllä tarkoitetaan prosessia, jossa sulaan metalliin lisätään jähmettymisen aikana pieni määrä muita aineita ytimen muodostumisen edistämiseksi ja kasvun estämiseksi, mikä jalostaa rakeita ja parantaa rakennetta. Perinteisesti lisäaineiden lisäämistä valuraudaan kutsutaan inokulaatiokäsittelyksi; lisäaineiden lisäämistä valuteräkseen ja alumiiniseoksiin kutsutaan modifiointikäsittelyksi. Pohjimmiltaan ymppäyskäsittely vaikuttaa ensisijaisesti nukleaatioon, kun taas modifiointikäsittely muuttaa kiteen kasvumekanismia (inhiboi kasvua), mikä vaikuttaa kiteen morfologiaan.
Tällä hetkellä valuraudalle on tarjolla laaja valikoima ymppäysaineita. Bariumia, vismuttia ja harvinaisten maametallien alkuaineita sisältävät siirrosteet voivat hidastaa rokotusvaikutuksen häviämistä. Rokotusmenetelmiin (eli ymppäysaineen lisäysmenetelmään) kuuluvat pääasiassa kauhoinokulaatio, virtaussiirrostus, välitön siirrostus (kaatokuppisiirrostus, ydinlankasiirrostus, virtasiirrostus) ja in-muottisiirrostus. Välitön rokotus ja in-homeinokulaatio voivat estää rokotteen haalistumista, vaatia pienen määrän siirrostetta ja saavuttaa hyvät rokotusvaikutukset, mikä johtaa niiden yhä laajempaan käyttöön valuraudan tuotannossa.
Muokkauskäsittelyn kehitystrendi on kohti edullisia{0}}kustannuksia, korkeaa-tehokkuutta, ei--saastuttelevaa ja moni-toimivaa yhdistelmämuokkausta. Valuteräs käy läpi muunnoskäsittelyn harvinaisten maametallien elementtejä sisältävillä seostusaineilla, jotka jalostavat rakeita ja puhdistavat samalla sulan teräksen. ZL109-seos, jota on muunnettu Cu-P:n ja Al-Ti-B:n yhdistelmällä, tuottaa rakenteessa hyvin-jalostetun primääripiin ja eutektisen piin. Sr-suolat voivat muuttaa piifaasin alumiini-piiseoksissa neulasta-lyhyiksi sauvaksi-(pituus alle 100 μm) tai kaareviin kuitumuotoihin.
2. Dynaaminen kiteytys
Ympätys- ja modifiointikäsittelyjen lisäksi jyvien jalostukseen ja mikrorakenteen parantamiseen sulan metallin altistaminen ultraäänivärähtelykäsittelylle tai sähkömagneettiselle sekoittamiselle voi myös saavuttaa jyvien jalostamisen ja valulaadun parantamisen. Ultraäänikäsittelyllä voidaan jalostaa AS41-magnesiumseoksen valettu rakennetta{1}}, jolloin MgSi-faasista tulee hienompaa ja pallomaista. Raekoot ovat vain 30–50 % ilman ultraäänikäsittelyä. Tällä hetkellä viljanjalostustekniikka on siirtymässä kohti yhdistelmämenetelmiä, jolloin muodostuu yhdistettyjä prosesseja, kuten ymppäyskäsittelyä yhdistettynä sähkömagneettiseen sekoitukseen. Esimerkiksi kun puhdasta alumiinia altistetaan tasavirtapulssimagneettikentällä yhdistettynä rokotuskäsittelyyn 0,05 % Al-5Ti-B:llä, tuloksena oleva raekoko on vielä hienompi ja jakautunut tasaisemmin verrattuna pelkän tasavirtapulssimagneettikentän käyttöön.
3. Suuntautunut kiinteytyminen
Suunnattu kiinteytys, joka tunnetaan myös nimellä suuntakiteytys, on prosessimenetelmä, jonka avulla metallit tai metalliseokset voivat kasvattaa kiteitä suunnassa sulatteen sisällä. Tärkeimmät suuntautuvan jähmettymismenetelmät ovat eksoterminen muottimenetelmä, tehonvähennysmenetelmä, nopea kiinteytysmenetelmä ja nestemäisen metallin jäähdytysmenetelmä. Suunnattua kiinteytymistä käytetään ensisijaisesti pylväsrakeiden ja yksittäiskiteiden valmistukseen, ja sitä on käytetty menestyksekkäästi nikkeli-pohjaisten pylväsrakeiden ja yksikidemoottorien siipien valmistuksessa. Pylväsmäiset raerakenteet eliminoivat poikittaiset raerajat, kun taas yksittäisillä kiteillä ei ole lainkaan raerajaa, mikä parantaa merkittävästi terien korkeaa-lämpötilalujuutta, virumiskestävyyttä, jännitys-murtumisominaisuuksia ja lämpöväsymiskykyä.
Yksikiteiset terät, jotka on tuotettu suunnatulla jähmettymisellä, muodostuvat monikiteistä spiraalisen valintakasvun kautta. Olipa kyseessä yksikidekasvatus tai pylväsrakeiden kasvurakenne,<100>suunta on suositeltava kasvusuunta. Vuosien intensiivisen tutkimuksen ja kehityksen ansiosta teollisuus on hallinnut yksikidemoottorien siipien ydinteknologian murtaen monopolit. Laajaa tietoa ja kokemusta on kertynyt muun muassa keraamisen ydinteknologian, korundikuoren muottiteknologian, yksikiteiden valinta- ja suunnatun jähmettymisprosessien, yksikideterien uudelleenkiteytyssäädön, polttolämpötilan säädön, kaatoprosessin parametrien, vetonopeuden, prosessireitin säädöt ja muottien parannukset. Onttojen yksikideterien tarkkuusvalutekniikka kehittyy jatkuvasti.
