Investigadors del Laboratori Nacional d'Idaho, han descobert com fer que els superalloy siguin encara més súper, ampliant la vida útil per milers d'hores. El descobriment podria millorar el rendiment dels materials per a generadors elèctrics i reactors nuclears. La clau és escalfar i refredar el superalloy d'una manera específica. Això crea una microestructura dins del material que pot suportar un calor elevat, més de sis vegades respecte un altre part no tractada.
Es va plantejar una forma de fer un superalloy molt més resistent a les falles relacionats amb la calor. Això podria ser útil, per exemple: pels generadors d'electricitat, segons va dir Subhashish Meher, científic de materials INL. Va ser autor principal d'un nou document d'Avenços en Ciència que descriu la investigació.
Els aliatges són combinacions de dos o més elements metàl·lics. Els superalloy són excepcionalment forts i ofereixen altres característiques significativament millorades a causa de l'addició de traces de cobalt, ruteni, reni o altres elements sobre un metall base. Comprendre com construir un superalloy millorat és important per millorar la barreja metàl·lica amb un propòsit particular.
Els científics de l'INL han estudiat superalloys basats en níquel. Atès que aquests superalloys poden suportar un calor elevat i forces mecàniques extremes, són útils per a les turbines dels generadores d'electricitat i components de reactors nuclears que treballen a alta temperatura. Les investigacions anteriors havien demostrat que el rendiment es pot millorar si l'estructura de material del superalloy es repeteix d'alguna manera des de mides molt petites fins a grans dimensions com seria, fer una caixa dins d'una caixa varies vegades.
Això s'anomena microestructura jeràrquica. En un superalloy, es compon d'una matriu amb regions metàl·liques, de manera que, la composició de la barreja difereix de la resta del metall. Una vegada encastats, hi han partícules més fines que són de la mateixa composició que la matriu que hi ha fora dels precicipitat que, conceptualment, són com caixes niuades.
Meher i els seus coautors van estudiar com es formaven aquests precipitats dins d'un superalloy. També van investigar com aquesta estructura es comportaria al calor i altres tractaments.
Es va trobar que amb la correcta recepta de calor i fred, podrien fer que els precipitats siguin més de dues vegades més grans del que seria el cas, creant així la microestructura desitjada. Aquests precipitats més grans van durar més temps quan es van sotmetre a calor extrem. A més, els estudis de simulació, proposen que el superalatge, podria resistir la falla induïda pel calor durant 20.000 hores, en comparació a unes 3.000 hores que ho fa normalment.
Una aplicació podria ser pels generadors elèctrics per que tinguin una vida molt més llarga, perquè sigui més dur el superalloy que es construeixi. A més, els científics de l'INL poden presentar un procediment que es podria aplicar a altres ssuperalloy. Per tant, pot ser possible ajustar la força, la tolerància a la calor o altres propietats del superalloy per millorar-ne l'ús en una aplicació particular.
En definitiva, ara es possible marcar propietats i millorar el rendiment del material.
La investigació va aparèixer el Novembree del 2018 en el Science Advancements, "L'origen i l'estabilitat de la jerarquia nanoestructural en sòlids cristal·lins".
Font:The Idaho National Laboratory
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada