23948sdkhjf

Forskargenombrott – tålig legering räddar framtida teknologier

| Av Redaktionen processnet.se | Tipsa redaktionen

Framtidens energisystem kräver legeringar som tål hög värme utan att korrodera. Forskare har nu nått ett genombrott.

Att utveckla legeringar som tål hög värme utan att korrodera är en nyckelutmaning inom många områden. Det gäller till exempel teknik för förnybar energi såsom ”grön” el från biomassa, fastoxid-bränsleceller och koncentrerad solenergi, liksom teknik för jetmotorer, petrokemi och materialbearbetning. Forskare på Chalmers har nått ett genombrott för förståelsen av hur korrosion går till i legeringar vid hög temperatur

Läs också: Allt plastskräp kan återvinnas med utvecklad ångkrackning

Alla metaller som används vid hög temperatur reagerar spontant med omgivningen och bildar till exempel oxider, karbider och nitrider. Om de reaktionerna fortgår obehindrat så korroderar materialet mycket snabbt sönder. Därför innehåller alla högtemperaturlegeringar vissa element, särskilt krom och aluminium, som bildar skyddande skikt av kromoxid respektive aluminiumoxid på ytan.

Dessa skyddande ”oxidskal” växer långsamt och spelar en avgörande roll genom att förhindra att metallerna korroderar sönder. Därför handlar all forskning om högtemperaturkorrosion om hur dessa skyddande oxidskal bildas, hur de tillväxer och hur och varför de ibland inte förmår skydda metallen.

Artikeln som publicerats i Nature Materials besvarar två klassiska frågeställningar inom området. Den ena gäller de mycket små tillsatser av så kallade reaktiva element (RE) – ofta yttrium och zirkonium – som finns i alla högtemperaturlegeringar. Den andra frågeställningen handlar om vattenångans roll.

– Legeringarnas prestanda förbättras oerhört när man tillsätter reaktiva element, säger Nooshin Mortazavi, fysikforskare på Chalmers och försteförfattare till artikeln. Men varför det är så har ingen hittills kunnat visa i detalj. Man har heller inte riktigt förstått vattenångans roll, som alltid är närvarande i miljön. Vår artikel presenterar ett helt nytt koncept för att förstå dessa två centrala frågor om det skyddande oxidskalet.

Läs också: Nytt koncept ger miljövänligare batterier

Forskarna visar att de reaktiva elementens roll och vattnets betydelse är sammanlänkade. Närvaron av yttriumoxid gör att aluminiumoxid till en början blir genomsläpplig för vatten, och kombinationen av yttriumoxid och vattenånga ger därmed ett snabbväxande skikt av nanokristallin aluminiumoxid som efterhand omvandlas till ett skyddande aluminiumoxidskal.

– Artikeln ifrågasätter flera etablerade ”sanningar” inom korrosionsvetenskapen, och ger en ny förståelse som öppnar upp för nya forskningsidéer och strategier för att utveckla bättre legeringar, säger medförfattaren Lars-Gunnar Johansson, professor i oorganisk kemi och föreståndare för Kompetenscentrum för högtemperaturkorrosion (HTC) på Chalmers.

– Alla inom högtemperaturbranschen har väntat på den här upptäckten, säger Nooshin Mortazavi. Den innebär ett paradigmskifte inom forskningsfältet, i och med att vi etablerar nya principer för att förstå nedbrytningsmekanismerna för en hel materialklass.

Chalmersforskarna presenterar dessutom en ny idé för att öka tåligheten hos legeringar inom befintliga tillverkningssystem. De har upptäckt att RE-tillsatserna i de undersökta legeringarna förekommer som oxid-nanopartiklar och att partiklarnas storleksfördelning är kritisk. Alltför stora RE-partiklar orsakar sprickor i det skyddande aluminiumoxidskiktet, så att korrosiva gaser läcker in till legeringen som snabbt korroderar. Forskarna visar att det går att skapa ett mer skyddande oxidskal genom att reglera RE-partiklarnas storleksfördelning.

Läs mer i nästa pappersutgåva av Process Nordic

Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Det anrika bruksföretaget varslar

BillerudKorsnäs ber om ursäkt

Plus

Samtal om reningsteknik och återvinning

Krismöte inom gruvindustrin

Metaller som känner – inte bara döda ting

”Kritikalitetsanalyser lönar sig”

Torbjörn Karlsson, underhållschef på Stora Enso, blir en av talarna på Underhållsdagarna. Han kommer att slå ett slag för kritikalitetsanalyser.

Nyhetsbrev

Ger råd om 3D-printade reservdelar

Arkiv

Ståljätten skär ner i Europa

De ska leverera nya processlinjer till Oatly

Ingår avtal med ÅF Pöyry.

Han lämnar Stora Enso

De vann Swedish Steel Prize 2019

Nytt testcenter för vatten och livsmedel

Ståthögas vd nominerad till årets entreprenör

Stora Enso bäst i tävling

Dolda kameran på LKAB

Vill möta industrins utmaningar

Undersökning - medarbetare glöms vid automatisering

Ännu ett klartecken för utbyggt slutförvar

Här flyter framtidens energi

Nu blir gruvan säkrare

Gruvbrytning och tunneldrivning under jord ska bli ännu säkrare i Sverige, lovar Epiroc, som nu lanserar sydafrikanska New Concept Mining på den svenska marknaden – ett nyligen förvärvat företag som specialiserat på främst bergförstärkning i tuffa miljöer.

Spränger gruvor tillsammans

Köpte konkursbo - Hittade guld för 50 miljoner

Plus

Hos SSAB måste alla skriva under

Majoriteten av SSABs medarbetare har sedan förra vintern arbetat sig igenom och skrivit under företagets säkerhetsåtagande.

Får pris för batterifria sensorer

Professor prisas för autonoma drönare

De vill finansiera ny kärnkraft i Sverige

SCA värvar Charlotte Kalla

Artificiellt löv kan lösa klimatkrisen

Sålde 190 000 utsläppsrätter

Publicerar riktlinjer för att driftsäkra OT 

Ett steg närmare plastreturraffinaderi

Det går bra för industrin - med ett undantag

Revisionsstopp - en fick föras till sjukhus

Mer pengar till vattendraken

Epiroc anpassar arbetsstyrkan

Den här ska förvandla rishalm till bioenergi

Se alla Företagens egna nyheter

Hur är din hälsa?

Har du koll på din produktion?

Mycket smidigt simulerings instrument endast 1700 SEK.

Spårbarhet uppnås med RFID-teknik!

Optisk filtrering, vad är det som krävs?

Profibus repeater MULTIrep

Dolphin vätskeringvakuumpumpar

Allen-Bradleys 7 nya säkra I/O moduler förenklar integrering

Effektiv vakuumförsörjning för tillverkning av husbilar

BUS eller godis?

SKF knyter tätare band med RS Components

Kostnadseffektiv kommunikation med IO-link!

Mätteknik för vakuum i ny tappning

RS Components blickar norrut och fokuserar på närhet till ku

Universellt tillämpligt, kompakt och hög precision!

RS Components lanserar mångsidig gateway för Industriell IoT

RS Components ingår globalt avtal med Maxim Integrated

Är er verksamhet framtidssäker?

Spårbarhet inom tillverkning - Mer än bara RFID och streckkod!

Balluff Machine Vision konfigurationsverktyg, har du provat det än?

Certifiering av utrustning i farliga miljöer.

Robusta produkter från oss på Balluff!

För extrema miljöer!

Övervakning i realtid görs enkelt!

Gardner Denver’s Elmo Rietschle vakuumpumpar och Gas kompressorer hos AxFlo...

Sänd till en kollega

0.137