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Migliorare l'efficienza delle pale delle turbine

I motori a turbina lavorano in modo più efficiente a temperature elevate, ma l'aumento di calore può causare la formazione di crepe a partire da catene di grani equiassici. Questo progetto si è concentrato sulla ricerca di metodi per evitare la formazione di grani equiassici.
Migliorare l'efficienza delle pale delle turbine
I motori a turbina sono dispositivi di conversione dell'energia altamente efficienti, utili sia nel settore aeronautico sia in quello della generazione energetica. Una turbina produce energia continua sfruttando un flusso di acqua, gas, aria, vapore o altro fluido in rapido movimento per far girare una ruota o un rotore. In genere, maggiore è la temperatura di esercizio, maggiore è l'energia prodotta dal combustibile.

Le superleghe a base di nichel sono ideali per le pale delle turbine, ma le temperature elevate provocano la formazione di numerosi grani equiassici sulla superficie di alcune pale durante la produzione. I grani equiassici sono catene di grani che si formano in un verso sbagliato e da cui possono iniziare a formarsi piccole crepe o altri difetti, con una conseguente riduzione della qualità delle pale. .

Nell'ambito del progetto LEAP TOMOGRAPHY ("Exploring the three-dimensional nanoscale space around defects in Ni-based superalloys for aircraft applications employing atom-probe tomography"), i ricercatori hanno studiato la cristallografia, la forma e la composizione chimica delle superleghe.

Hanno analizzato quattro diverse regioni di interesse sulla superlega e, per la prima volta, hanno identificato e quantificato 11 elementi prossimi, tra cui nichel, alluminio, cromo, cobalto e tantalio.

Utilizzando tecniche computazionali per simulare il trasferimento di calore, hanno stabilito che la formazione di grani equiassici è dovuta a differenze di densità tra le regioni.

I risultati del progetto aiuteranno l'industria aeronautica a prevedere e controllare la formazione di grani equiassici nelle superleghe a base di nichel. Questo dovrebbe inoltre contribuire a rendere più efficienti i motori a turbina, producendo una riduzione dei costi energetici e di produzione.

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