Skip to main content

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

Article Category

Article available in the folowing 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
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