Los investigadores del Laboratorio Nacional de Idaho han descubierto cómo hacer que las "superaleaciones" sean aún más súper, extendiendo la vida útil en miles de horas. El descubrimiento podría mejorar el rendimiento de los materiales para generadores eléctricos y reactores nucleares. La clave es calentar y enfriar la superaleación ende una manera específica. Eso crea una microestructura dentro del material que puede soportar altas temperaturas más de seis veces más que una contraparte no tratada.
"Se nos ocurrió una manera de hacer una superaleación que sea mucho más resistente a fallas relacionadas con el calor. Esto podría ser útil en generadores de electricidad y en otros lugares", dijo Subhashish Meher, científico de materiales de INL. Fue autor principal de unnuevo Avances científicos documento que describe la investigación.
Las aleaciones son combinaciones de dos o más elementos metálicos. Las superaleaciones son excepcionalmente fuertes y ofrecen otras características significativamente mejoradas debido a la adición de pequeñas cantidades de cobalto, rutenio, renio u otros elementos a un metal base. Comprender cómo construir una superaleación mejoradaes importante para mejorar la mezcla metálica para un propósito particular.
Los científicos de INL han estado estudiando las superaleaciones a base de níquel. Dado que estas superaleaciones pueden soportar altas temperaturas y fuerzas mecánicas extremas, son útiles para turbinas generadoras de electricidad y componentes de reactores nucleares de alta temperatura. Investigaciones anteriores habían demostrado que el rendimiento puede mejorarse siLa estructura material de la superaleación se repite de alguna manera, desde tamaños muy pequeños hasta muy grandes, como una caja dentro de una caja dentro de una caja.
Esto se llama microestructura jerárquica. En una superaleación, consiste en una matriz metálica con precipitados, regiones donde la composición de la mezcla difiere del resto del metal. Incrustado dentro de los precipitados todavía hay partículas de escala más fina que son lasmisma composición que la matriz fuera de los precipitados, conceptualmente como cajas anidadas.
Meher y sus coautores estudiaron cómo se formaron estos precipitados dentro de una superaleación. También investigaron cómo esta estructura resistió el calor y otros tratamientos.
Descubrieron que con la receta correcta de calentamiento y enfriamiento, podrían hacer que los precipitados fueran dos o más veces más grandes de lo que sería el caso, creando así la microestructura deseada. Estos precipitados más grandes duraron más cuando se sometieron a calor extremo. Además,Los estudios de simulación por computadora sugieren que la superaleación puede resistir fallas inducidas por el calor durante 20,000 horas, en comparación con aproximadamente 3,000 horas normalmente.
Una aplicación podría ser generadores eléctricos que duren mucho más porque la superaleación de la que están construidos sería más difícil. Además, los científicos de INL ahora pueden llegar a un procedimiento que se pueda aplicar a otras superaleaciones. Por lo tanto,puede ser posible ajustar la resistencia de una superalloy, la tolerancia al calor u otras propiedades para mejorar su uso en una aplicación en particular.
"Ahora podemos marcar mejor las propiedades y mejorar el rendimiento del material", dijo Meher.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Idaho . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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