21.02.2023

Новый уникальный сплав поможет сократить вредные выбросы на электростанциях

Исследователи из американской лаборатории Sandia представили новый суперсплав, напечатанный на 3D-принтере и который может помочь электростанциям вырабатывать больше электроэнергии, производя при этом меньше углекислого газа.

Ученые Sandia, сотрудничающие с исследователями из Национальной лаборатории Эймса, Университета штата Айова и Корпорации Bruker, использовали 3D-принтер для создания высокоэффективного сплава с необычным составом, который делает его прочнее и легче, чем современные материалы, используемые в настоящее время в газотурбинном оборудовании. Результаты могут иметь широкие последствия для энергетического сектора, а также для аэрокосмической и автомобильной промышленности, и намекают на новый класс подобных сплавов, ожидающих открытия.

Состав нового суперсплава оказался таков: 42% алюминия, 25% титана, 13% ниобия, 8% циркония, 8% молибдена и 4% тантала. Материал доказал свою прочность при 800 градусах Цельсия (1472 градуса по Фаренгейту), в отличии от многих других высокоэффективных сплавов.

Энергетика — не единственная отрасль, которая может извлечь выгоду из результатов. Аэрокосмические исследователи ищут легкие материалы, которые остаются прочными при высокой температуре. 

“Теория электронной структуры, разработанная лабораторией Эймса, смогла обеспечить понимание атомного происхождения этих полезных свойств, и сейчас мы находимся в процессе оптимизации этого нового класса сплавов для решения проблем производства и масштабируемости”, — отметил научный сотрудник лаборатории Эймса Ник Аргибей.

Новое исследование демонстрирует, как технология 3D-печати также может быть использована в качестве быстрого и эффективного способа получения новых материалов. Члены команды Sandia использовали 3D-принтер для быстрого расплавления порошкообразных металлов, а затем сразу же распечатали его образец.

В настоящее время команда заинтересована в изучении того, могут ли передовые методы компьютерного моделирования помочь исследователям обнаружить больше представителей того, что может стать новым классом высокопроизводительных суперсплавов для аддитивного производства.

“Это чрезвычайно сложные смеси. Все эти металлы взаимодействуют на микроскопическом — даже атомном — уровне, и именно эти взаимодействия действительно определяют, насколько прочен металл, насколько он ковкий, какова его температура плавления и так далее. Наша модель избавляет металлургию от многих догадок, потому что она может рассчитать все это и позволить нам предсказать характеристики нового материала до того, как мы его изготовим ”,- подчеркнул Майкл Чандросс, эксперт по компьютерному моделированию в атомном масштабе.

Результаты лабораторных изысканий уже опубликованы в журнале Applied Materials.

По сообщению пресс-службы Sandia