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Un nuovo studio congiunto del Southwest Research Institute e dei Sandia National Laboratories esamina le differenze nella crescita del film di ossido sui metalli fabbricati in modo additivo (AM) e sull'acciaio inossidabile lavorato in un'anidride carbonica supercritica (sCO2 ) ambiente.
sCO2 è l'anidride carbonica mantenuta al di sopra di una temperatura e pressione critiche, che gli fa combinare le proprietà del gas e del liquido. Le attuali centrali elettriche utilizzano tipicamente l'acqua come mezzo termico nei cicli di alimentazione. Sostituzione dell'acqua con sCO2 aumenta l'efficienza fino al 10 percento, il che consente anche turbomacchine notevolmente più piccole e un ingombro ridotto. Il suo stato supercritico rende sCO2 un fluido altamente efficiente per generare energia perché piccole variazioni di temperatura o pressione provocano cambiamenti significativi nella sua densità.
SwRI è leader in sCO2 cicli di alimentazione. L'Istituto ha ricevuto numerosi progetti finanziati dal Dipartimento dell'Energia e dall'industria per implementare sCO2 su scala pilota componenti del ciclo di alimentazione e apparecchiature a livello di sistema oltre all'impianto pilota da 10 MWe per l'energia elettrica trasformativa supercritica (STEP) in costruzione presso SwRI.
Il dott. Florent Bocher, ingegnere di ricerca senior, ha iniziato a esaminare come l'ossidazione influisce sui materiali AM come parte di un sCO2 esistente sforzo di collaborazione con i Laboratori Nazionali Sandia.
"I macchinari più piccoli e complessi necessari per le piccole turbine che sCO2 L'utilizzo dei cicli di alimentazione rende la produzione additiva una risorsa interessante", ha affermato Bocher.
La produzione additiva è un nuovo processo che utilizza la stampa 3D o la prototipazione rapida per costruire un oggetto sovrapponendo plastica, metallo e altri materiali per un design personalizzato generato dal computer. Poiché AM crea componenti robusti con intricate qualità di design, si rivolge a un'ampia gamma di utenti, tra cui l'industria aerospaziale, medica e manifatturiera.
"Le alte temperature e pressioni dello sCO2 l'ambiente rende l'ossidazione una preoccupazione per i componenti metallici", ha spiegato Bocher. "Mentre queste due industrie avanzano, è importante capire in che modo l'ossidazione le influisce".
Per testare la durabilità dei metalli AM rispetto al tradizionale acciaio inossidabile lavorato nello sCO2 ambiente, Bocher e i suoi collaboratori hanno esposto campioni di entrambi a uno sCO2 simulato ambiente del ciclo di alimentazione, inclusa una temperatura di 450 gradi Celsius e una pressione di 76 bar, per due settimane. I materiali AM sono stati costruiti e analizzati dal Sandia National Laboratory.
"Entrambi i tipi di metalli hanno mostrato una crescita di ossido", ha detto Bocher. "Ma l'ossido copriva circa il 72% dell'acciaio inossidabile lavorato e il 54% del materiale AM, con la granulometria e lo spessore dello strato di ossido statisticamente più grandi e più spessi per il materiale lavorato. In definitiva, tuttavia, questo non si dimostra quello è più affidabile dell'altro. Sono necessari più dati, ma questo sicuramente suggerisce che i processi AM dovrebbero essere ottimizzati in futuro per questo tipo di condizioni."
Lo studio è stato pubblicato su Corrosion Science . + Esplora ulteriormente
