Създадоха нова суперсплав с помощта на адитивно производство

Изследователи от американската национална лаборатория Sandia демонстрираха как нова суперсплав, изработена с 3D принтер, може да помогне на електроцентралите да генерират повече електричество с по-ниски въглеродни емисии.

Учените от Sandia заедно с изследователи от американската национална лаборатория Ames, Щатския университет на Айова и Bruker използват 3D принтер, за да създадат суперпроизводителна метална сплав или суперсплав с необичаен състав, благодарение на който е по-здрава и по-лека от сега влаганите материали в газовите турбини. Според изследователите откритието им може да има голямо въздействие в енергийния сектор, но и в космическата и автомобилната индустрия и загатва за възможността за създаването на цял нов клас от подобни сплави, които само чакат да бъдат открити.

"Показахме, че този материал може да постигне недостижими преди комбинации от голяма здравина, ниско тегло и устойчивост на високи температури", коментира Андрю Кустас от Sandia и добави, че според тях част от заслугата за това е използването на адитивно производство.

Материалът издържа на излагане на високи нива на топлина

Около 80% от електроенергията в САЩ се произвежда от изкопаеми горива или ядрена енергия. И двата вида електроцентрали разчитат на топлина, за да задвижат турбините, които генерират електричество. Ефективността на централите е ограничена от това колко топлина могат да понесат металните части на турбините. Ако турбините могат да работят при по-високи температури, "тогава повече енергия ще може да се превърне в електричество при намаляване на остатъчната топлина, отделяна в околната среда", пояснява Сал Родригес, атомен инженер от Sandia, който не е участвал в проучването.

Експериментите на екипа от Sandia показват, че новата суперсплав, съставена от 42% алуминий, 25% титан, 13% ниобий, 8% цирконий, 8% молибден и 4% тантал, е по-здрава при излагане на 800°C от редица други високоефективни сплави, включително сега използваните в турбините, и все така по-здрава при връщане към стайна температура.

Приложения в енергетиката, космическата и автомобилната индустрия

Енергетиката не е единствената индустрия, която може да се възползва от откритието, смятат изследователите. Космическите изследователи търсят леки материали, които запазват здравината си при излагане на топлина. Освен това, Ames и Sandia си партнират с индустрията, за да проучват нови сплави като тази, които биха могли да се използват в автомобилната индустрия.

Адитивното производство е известно като гъвкав и енергийноефективен производствен метод. Новото проучване обаче показва как тази технология може да бъде използвана и като бърз, ефективен начин за изработка на нови материали. Екипът на Sandia използва 3D принтер, за да стопи заедно стрити на прах материали и веднага след това да изработи детайли от тях.

Откритието на Sandia също така бележи фундаментална промяна в разработката на сплави, тъй като нито един от участващите метали не съставлява повече от половината от материала. За сравнение стоманата е около 98% желязо, комбинирано с въглерод и други елементи. "Желязото и щипка въглерод промениха света. Има много примери, в които сме комбинирали два или три елемента, за да създадем полезна инженерна сплав. Сега започваме да събираме четири или пет и повече в един материал. И тук именно започва интересното и предизвикателството от перспективата на материалознанието и металургията", коментира Андрю Кустас.

Източник: Sandia National Laboratory; Снимка: Sandia National Laboratory / Craig Fritz

Ключови думи: Sandia   адитивно производство   суперсплав   енергетика   автомобилна индустрия   нови материали  

Област: Технологии