Projektbeschreibung
Mit neuartigen Lösungen die Wasserstoffversprödung überwinden
Die Wasserstoffversprödung bei metallischen Werkstoffen stellt in Bezug auf die Einführung von grünem Wasserstoff als sauberem Kraftstoff eine große Herausforderung dar. Die Zersetzung von Rohrleitungen und anderen Behältern in Verbindung mit einem Mangel an neuartigen, kosteneffizienten Lösungen zur Eindämmung der Wasserstoffversprödung erschwert dieses Problem. Das Ziel des ERC-finanzierten Projekts HELMet besteht darin, eine Strategie der additiven Fertigung zu entwickeln, bei der die Wasserstoffdiffusion effektiv genutzt wird, um die Versprödung abzuschwächen oder zu verhindern. Die Forschenden werden ihr Fachwissen in den Bereichen rechnergestützte Mechanik, pulverfusionsbettbasiertes Laserschmelzen und Wasserstoffdiffusionssimulation nutzen, um ihren Ansatz unter Einbeziehung fortgeschrittener Optimierungs- und Berechnungsverfahren weiterzuentwickeln. Zu guter Letzt werden sie ihre Lösungen mithilfe von In-situ-Tests in gasförmigem Wasserstoff erproben und bewerten.
Ziel
Hydrogen embrittlement (HE) of metallic materials is one of the main challenges for the adoption of green H2 as a clean fuel. Degradation of pipelines and vessels is nowadays avoided by conservative design and material selection, but novel mitigation strategies for hydrogen embrittlement will foster cost-effective technologies.
I envisage an Additive Manufacturing strategy to tune hydrogen diffusion as an effective and novel method to mitigate or even supress HE. The success of this framework requires the reconsideration of modelling and experimental techniques to characterise hydrogen transport and embrittlement in metals. My background on computational mechanics, hydrogen diffusion simulation and Laser Powder Bed Fusion (LPBF) will guide the approach whereas the methodology will be enriched by innovative phase tailoring strategies and advanced computational and optimisation procedures.
Tailoring hydrogen diffusion in steels will be accomplished by exploiting the enormous difference in diffusivity between fcc and bcc iron phases. Duplex Stainless Steels (DSS) that combine austenite (fcc) and ferrite (bcc) phases are thus considered as a first option to tune diffusion paths. Additionally, localized nitrogen evaporation to directly control fcc or bcc formation during micro-LPBF of High Nitrogen Steels (HNS) will be achieved by local variation of laser parameters.
The main goal is to protect critical regions and therefore to supress hydrogen-assisted cracking. To produce shielding effects around stress concentrators, bcc/fcc helmets will be optimised by coupled modelling frameworks including hydrogen transport and fracture. Trapping and multiphase diffusion will be assessed by novel modelling procedures from thermal desorption and permeation experimental results. Finally, the effectiveness of the optimised tailored helmets will be evaluated by in-situ testing in gaseous H2, paving the way for resistant components to transport and store high-pressure hydrogen.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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- NaturwissenschaftenNaturwissenschaftenOptikLaserphysik
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
09001 Burgos
Spanien