Skip to main content
European Commission logo print header

Oxide Dispersion Strengthened Materials for the Additive Manufacture of High Temperature Components in Power Generation

Article Category

Article available in the following languages:

Nowe materiały do wydajnego wytwarzania energii

Naukowcy finansowani przez Unię Europejską opracowali materiały wysokotemperaturowe, które znacząco zwiększą wydajność turbin gazowo-parowych w elektrowniach w bardzo wysokich temperaturach.

Technologie przemysłowe icon Technologie przemysłowe
Badania podstawowe icon Badania podstawowe

Stopy umocnione dyspersyjnie tlenkami (ODS, Oxide Dispersion-Strengthened), wykazujące dobre właściwości mechaniczne i wysoką odporność na korozję w temperaturach powyżej 1000 stopni Celsjusza, wytwarzane przez mechaniczne stapianie proszków, doskonale nadają się do wytwarzania energii. Jednakże produkcja elementów ze stopów ODS jest mocno ograniczona kwestiami ekonomicznymi i technicznymi. Po pierwsze, obróbka stopów ODS przy użyciu obecnie dostępnych urządzeń do mechanicznej syntezy jest czasochłonna i mało efektywna, co prowadzi do wysokich kosztów produkcji. Dodatkowo ich specyficzne właściwości utrudniają naprawę i wytwarzanie tradycyjnymi technikami obróbki. W ramach finansowanego ze środków unijnych projektu OXIGEN dokonano znakomitego postępu na wszystkich frontach – od opracowania nowych materiałów proszkowych ODS i technik produkcyjnych po stworzenie elastycznej i wydajnej technologii przyrostowego wytwarzania komponentów na bazie proszków. Naukowcy w końcu zdecydowali się na włączenie cząstek ODS do materiałów na bazie stopów niklowych i tytanu z glinem. Dodanie cząstek powleczonych tlenkiem itrowym do proszków wszystkich wybranych stopów poprawiło jednorodność i rozkład cząstek tlenku po stopieniu mechanicznym. Aby wytworzyć próbkę testową do celów demonstracyjnych, zespół wykorzystał różne metody, w tym selektywne topienie laserowe oraz napawanie i spawanie laserowe metali. Co godne uwagi, badacze zdołali uzyskać dwukrotnie wyższą odporność materiału na korozję oraz dwukrotnie niższą masę elementów (dzięki zmniejszeniu gęstości materiałów poprzez zastosowanie stopów tytanu z glinem zamiast istniejących wysokotemperaturowych stopów stali). Zespół OXIGEN wyprodukował trzy zoptymalizowane elementy z wbudowanymi czujnikami do testowania i monitorowania wydajności przez użytkowników końcowych. Celem było osiągnięcie 30-procentowego wzrostu wydajności silnika przy temperaturach spalin powyżej 615 stopni Celsjusza. Konsorcjum składało się z 11 organizacji będących uznanymi liderami w dziedzinie rozwoju materiałów ODS, technologii produkcji proszków, osadzania warstw metalu i selektywnego topienia laserowego. Nowe materiały powinny przyczynić się do zmniejszenia szkodliwych emisji i zapewnić większe bezpieczeństwo elektrowni.

Słowa kluczowe

Wytwarzanie energii, stopy umocnione dyspersyjnie tlenkami, OXIGEN, produkcja przyrostowa, selektywne topienie laserowe

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania