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: Första vindkraftverket i trä är rest

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: Startar testcenter för vindkraft

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

Jag accepterar Nordiske Mediers villkor och avtal

Är du prenumerant? Bli prenumerant

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

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Sommaruppehåll i nyhetsflödet

Sverige först i världen – flytande koldioxid snart i hamn

Fler män än kvinnor är positiva till gruvor

100 döda i gruvolycka - förväntas stiga

720 på SSAB permitteras tre veckor i juli

Modern borrteknik öppnar för geotermisk urkraft

Nyhetsbrev

BP säljer kemiverksamhet för 46 miljarder

Arkiv

Med på listan över Nordens främsta framtidsbolag

Vad händer med industrin efter corona?

Sotkamo Silver påbörjar pilottest

Stora Ensos vd om corona

Bakterier minskar tungmetaller i lakvatten

Andra geotermiska kraftverket driftsatt

Plus

Ordbok för sensorer

Förstår du alla begrepp som används när det gäller val av sensorer? Vi rättar ut frågetecknen.

Railcare kör malm åt LKAB

Plus

BAT – en förkortning som påverkar all svensk processindustri

En större processindustri till exempel ett pappersbruk i Spanien bör ha samma miljökrav som en motsvarande anläggning i Sverige. Det är utgångspunkten när EU tar fram vad som ska anses vara bästa tillgängliga teknik, BAT, inom miljöområdet för ett 30-tal branscher. Vi har tittat närmare på vad det innebär.

Nu bygger de ut bruket - igen

Plus

Ny anläggning - Pulver är framtiden enligt Sandvik

En ökad efterfrågan av metallpulver för 3D-printing har fått Sandvik att nyligen inviga en anläggning för titanpulvertillverkning vid bolagets fabrik i Sandviken. Nu taktar produktionen uppåt.

Premiären för ny VA-mässa flyttas till 2022

Sandvik har minskat koldioxidutsläpp med 160 000 ton

LKAB tillbakavisar coronaanklagelser

Nya drönarregler skjuts fram på grund av corona

Flest varsel inom industrin under midsommarveckan

Intervjuserie inför Underhållsdagarna - del 1

I november välkomnas underhållsbranschen till Underhållsdagarna – från teori till praktik. Arrangörer är vår systersajt U&D och Riksorganisationen Svenskt Underhåll.

Nytt ljus på järnmalmen i Norrbotten

Ny vd på Paper province

Stålproduktionens utveckling i maj

Både bra och dåliga besked för LKAB - UPPDATERAD

Plus

Ordbok för sensorer

14 MSEK beviljat till biomaterialprojekt

Nu byter de namn till Swedish Mining Innovation

Viveka Beckeman ny vd

Gruva bakom stor coronaspridning

LKAB fortfarande hårt drabbat efter skalvet

Beowulf tilldelar borrningskontrakt i Kallak

Så går det för basindustrin i coronatid - del 1

Se alla Företagens egna nyheter

Färdigmonterade pumpaggregat

RS Components presenterar en ny datainsamlingsenhet

Modulär elektronisk säkring för 24V DC

Lasersvetsning av plast

Laserdekontaminering - radiologiskt beprövad torrprocess

Öka effektiviteten i biogas-processen

Systemfokus hos AxFlow

Marknadens minsta kodläsare för industriellt bruk

ELD- nytt nummer av JUMOs tidning Sensors+Automation

RS introducerar frekvensomformare industriell automation

Lasersvetsning av plast

Nya mässdatum klara för VA-mässan

Ny hygienisk pump från Waukesha Cherry-Burrell

Lasergivare med IO-Link och omgivningsljusundertryckning.

RS Components lanserar kapslingar med hög IP- och IK-klassni

Var med på vår virtuella mässa 27-28 maj!

Växande marknad för elektroniklösningar

Akut produktion av desinfektionsmedel med hjälp av Busch

Letar du också efter bra möjligheter? Ta en Gemba-promenad!

Laserdekontaminering - radiologiskt beprövad torrprocess

NYHET: Wilden SafeGuard fjärrövervakning och varningssystem

Vi på Balluff tar säkerheten på allvar!

Leverans av Busch vakuumsystem till Brasilien

Det är dags att göra smart tillverkning mer produktiv.

Arkitekterna av smart tillverkning!

Sänd till en kollega

0.125