El estudio examina el crecimiento de óxido en metales manufacturados agregados en un ambiente supercrítico de dióxido de carbono.

Un nuevo estudio conjunto del Southwest Research Institute y Sandia National Laboratories examina las diferencias en el crecimiento de la película de óxido en metales (AM) fabricados de forma aditiva (AM) y acero inoxidable forjado en dióxido de carbono supercrítico (sCO).₂) ambiente.

sCO₂ es el dióxido de carbono mantenido por encima de un temperatura crítica y la presión resultando en la fusión de las propiedades del gas y el líquido. Las centrales eléctricas actuales utilizan el agua como medio térmico en sus ciclos energéticos. Sustitución del agua por sCO₂ Aumenta la eficiencia hasta en un 10 por ciento, lo que también permite una turbomaquinaria más pequeña y una huella más pequeña. que eso condición súper crítica hace sCO₂ Un fluido de generación de energía altamente eficiente porque pequeños cambios en la temperatura o la presión provocan grandes cambios en su densidad.

SwRI es líder en sCO₂ ciclos de energía El instituto ha recibido varios proyectos financiados por el Ministerio de Energía e Industria para implantar sCO a escala piloto₂ Los componentes del ciclo de energía y el equipo de todo el sistema, así como la planta piloto de energía de transformación supercrítica (STEP) de 10 megavatios en construcción en SwRI.

El ingeniero de investigación sénior Dr. Florent Bucher comenzó examinando cómo la oxidación afecta a los materiales AM como parte del sCO actual.₂ Un esfuerzo de colaboración con Sandia National Laboratories.

“Las máquinas más pequeñas y complejas necesarias para turbinas pequeñas eficientes₂ Marcas de uso de ciclos de energía fabricación aditiva Recurso atractivo”, dijo Bucher.

La fabricación aditiva es un nuevo proceso que utiliza la impresión 3D o la creación rápida de prototipos para construir un artículo mediante capas de plástico, metal y otros materiales para un diseño personalizado generado por computadora. Como AM crea componentes potentes con características de diseño complejas, atrae a una amplia gama de usuarios, incluidos los aeroespaciales, médicos y Industrias transformadoras.

Altas temperaturas y presiones en el Consejo de Cooperación del Golfo₂ Bucher explicó que el medio ambiente hace que la oxidación sea una preocupación para los componentes metálicos. «A medida que avanzan estas dos industrias, es importante comprender cómo les afecta la oxidación».

Para probar la durabilidad de los metales AM frente a la artesanía tradicional acero inoxidable en sCO₂ En el medio ambiente, Bucher y sus colaboradores demostraron muestras de ambos para simular sCO₂ El entorno del ciclo energético, incluyendo una temperatura de 450 °C y una presión de 76 bar, durante dos semanas. Los materiales AM fueron construidos y analizados por el Laboratorio Nacional Sandia.

«Ambos tipos de minerales mostraron crecimiento de óxido», dijo Bucher. “Pero el óxido cubría alrededor del 72 % del acero inoxidable forjado y el 54 % del AM, con tamaño de grano El grosor de la capa de óxido es estadísticamente mayor y más grueso en relación con la pieza de trabajo. Al final, esto no prueba que uno sea más confiable que el otro. Se necesitan más datos, pero esto ciertamente indica que los procesos de gestión de activos deben mejorarse en el futuro para este tipo de circunstancias”.

El estudio fue publicado en ciencia de la erosión.