L’étude examine la croissance des oxydes dans les métaux manufacturés ajoutés dans un environnement de dioxyde de carbone supercritique

Une nouvelle étude conjointe du Southwest Research Institute et des Sandia National Laboratories examine les différences de croissance du film d’oxyde sur les métaux fabriqués de manière additive (AM) et l’acier inoxydable forgé dans du dioxyde de carbone supercritique (sCO).₂) environnement.

SCO₂ est le dioxyde de carbone maintenu au-dessus d’un température critique et la pression résultant de la fusion des propriétés du gaz et du liquide. Les centrales électriques actuelles utilisent l’eau comme fluide thermique dans leurs cycles énergétiques. Remplacer l’eau par du sCO₂ Il augmente l’efficacité jusqu’à 10 %, ce qui permet également des turbomachines plus petites et un encombrement réduit. qu’il état super critique fait sCO₂ Un fluide de production d’énergie très efficace car de petits changements de température ou de pression provoquent de grands changements dans sa densité.

SwRI est un leader en sCO₂ cycles énergétiques. L’institut a reçu plusieurs projets financés par le ministère de l’énergie et de l’industrie pour mettre en œuvre le sCO à l’échelle pilote₂ Composants du cycle de puissance et équipement à l’échelle du système ainsi qu’une usine pilote de puissance de transformation supercritique (STEP) de 10 MW en construction à SwRI.

L’ingénieur de recherche principal, le Dr Florent Bucher, a commencé par examiner comment l’oxydation affecte les matériaux AM dans le cadre du sCO actuel₂ Un effort de collaboration avec Sandia National Laboratories.

« Les machines plus petites et plus complexes nécessaires pour de petites turbines efficaces₂ Les cycles énergétiques utilisent les marques la fabrication additive Ressource attrayante », a déclaré Bucher.

La fabrication additive est un nouveau processus qui utilise l’impression 3D ou le prototypage rapide pour construire un article en superposant du plastique, du métal et d’autres matériaux pour une conception personnalisée générée par ordinateur. Comme la FA crée des composants puissants avec des caractéristiques de conception complexes, elle attire un large éventail d’utilisateurs, y compris l’aérospatiale, la médecine et Industries transformatrices.

Températures et pressions élevées dans le Conseil de coopération du Golfe₂ Bucher a expliqué que l’environnement fait de l’oxydation une préoccupation pour les composants métalliques. « Au fur et à mesure que ces deux industries progressent, il est important de comprendre comment l’oxydation les affecte. »

Pour tester la durabilité des métaux AM par rapport à l’artisanat traditionnel acier inoxydable en SCO₂ Dans l’environnement, Bucher et ses collaborateurs ont démontré des échantillons des deux pour simuler le sCO₂ L’environnement du cycle énergétique, comprenant une température de 450 °C et une pression de 76 bars, pendant deux semaines. Les matériaux AM ont été construits et analysés par Sandia National Laboratory.

« Les deux types de minéraux ont montré une croissance d’oxyde », a déclaré Bucher. « Mais l’oxyde couvrait environ 72% de l’acier inoxydable forgé et 54% de l’AM, avec taille d’un grain L’épaisseur de la couche d’oxyde est statistiquement plus grande et plus épaisse par rapport à la pièce. Au final, cela ne prouve pas que l’un est plus fiable que l’autre. Plus de données sont nécessaires, mais cela indique certainement que les processus de gestion des actifs doivent être améliorés à l’avenir pour ces types de circonstances.

L’étude a été publiée dans sciences de l’érosion.