23948sdkhjf

Forskningsgenombrott för framtidens energisystem

| Av Christer Åkerlundh | Tipsa redaktionen

Forskare på Chalmers har nått ett genombrott för förståelsen av hur korrosion går till i legeringar vid hög temperatur. Det har stor betydelse för framtidens energisystem.

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.

Läs också: 5,7 miljoner till forskning om 3D-tekniken

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.

I en artikel i Nature Materials besvaras 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. 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, säger Nooshin Mortazavi, fysikforskare på Chalmers och försteförfattare till artikeln i Nature Materials.

Läs också: Testar nya bromsskivor som slits mindre

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.

 

Håll dig uppdaterad med UochD
Är du prenumerant? Bli prenumerant

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

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Världspremiär för holografisk AI-mässvärd

På två mässor i Mölndal i mars används för första gången i världshistorien en holografisk mässvärd byggd på en artificiell intelligens.

Brand hos Rönnskärverken

Succé för årets VA Tour Sweden

Uppkopplad byggplats testas

Fyra parter har inlett ett samarbete kring digitalisering av byggplatser.

Armaturföreningen ångar på

Ånga är ett viktigt verktyg för många företag, men det kan vara svårt att ha all kunskap inhouse. Den som vill utbilda sig kan gå en kurs i Armaturföreningens regi.

Hydraulikdagar i Linköping

Nyhetsbrev

Svevia drar till fjälls

Arkiv

LKAB har bemästrat rosten

Produktionen i LKAB:s pelletverk i Svappavaara är igång igen. Bolaget har fått bukt med rostangreppet.

Samarbete om utsläppsfritt järnvägsunderhåll

Elmia belönar utställare

Plus

Nytt beslutsstödssystem testas på tre företag

Det jobbas intensivt i sex europeiska länder för att få fram ett allomfattande beslutstödssystem som ska effektivisera produktionen och öka tillgängligheten.

Vad händer här då?

Finsk jakt på supermaterial för turbinblad

Släpper nytt utbildningskoncept

IT-branschen lanserar manifest

Ledande representanter för svensk digitalisering samlas nu bakom ett manifest för att hantera kompetensbristen.

Plus

Konsten att hålla tätt

Kanske något oansenlig men oerhört viktig för att maskinerna ska fungera som de ska. Vi talar om tätningen. För att lära sig mer begav sig U&D till SKF:s anläggning i Landskrona.

De korsgranskar varandras anläggningar

Metsä Fiber och Ahlstrom-Munksjö har startat säkerhetssamarbete genom att granska varandras produktionsanläggningar.

Humor ska öka säkerheten

En kostnadsfri webbutbildning och checklista för alla som jobbar med högtrycksspolning erbjuds nu av Prevent som tar hjälp av humor för att skapa en säkrare arbetsmiljö.

Signalsystem byggs ut i norr

Lanserar tilläggstjänster kring mätnings- och inspektionsrapportering

Fjärde vinsten för Sweco

Webbinarie om digitalt verktyg

Sammanslagning ökar maskinutbudet

De vill lyfta 3D-printingen

Fortsatt samarbete mellan två energibolag

De brandsäkrar BillerudKorsnäs

Dags för Stora Infradagen

Företaget byter namn

Etablerar sig på Gotland

Infranord accepterar företagsbot

Hexagon köper mjukvaruföretag

De uppnår underhåll I världsklass

Föreläggande mot Ringhals

Ny mässa för VA och avfall

De förvärvar pumpföretaget

Se alla Företagens egna nyheter

RS Components lanserar banbrytande arbiträr funktionsgenerator från Tektronix

RS Components tecknar ett franchiseavtal med CTS för distribution av elektroniska komponenter

RS Components presenterar kraftfulla motordrivkretsanalysatorer med flera funktioner från Fluke

RS Components presenterar ny version av baskortet Arduino Uno WiFi för IoT-projekt

RS Components presenterar vinnaren av DesignSparks designtävling "Summer of Sound"

Tryck din egen rörmärkning med nya Flo-Code Print!

Nyhet! Snabb och exakt flerfärgs märkmaskin med utskärning – SMS R1

RS Components meddelar att Microchips nya utvecklingskort med AVR®-mikrokontroller är tillgängliga

RS Components släpper information om Big Step Challenge på electronica 2018

RS Components erbjuder nu kalibrerade produkter

RS Components presenterar distributionsavtal för industriella produkter från Control Techniques

KmK Instrument på Smålands Industrimässa i Växjö 17-18 oktober 2018

RS Components lanserar system med IP67-klassade 1,80 mm kabel-till-kabel-kontakter från Molex

RS Components lanserar RS PRO-serie med vibrationsdämpande koaxialkontakter för RF/mikrovågor

RS Components lanserar det första industriella PLCnext-styrsystemet

RS Components erbjuder innovativ vakuumformare av skrivbordsmodell från uppstartsföretaget Mayku

BlueSYSTEM SIGMA Engineering Set - för snabb och noggrann mätning vid maskinuppriktning

RS Components fokuserar på innovation och inspiration på electronica 2018

RS Components lanserar podcasten History Makers

KmK Instrument på Smålands Industrimässa i Växjö 17-18 oktober 2018

RS Components utökar sortimentet med pneumatiska RS Pro-enheter

RS Components presenterar industriella videoskop för inspektion av utrustni...

RS Components presenterar tåliga kontaktdon för ett utbud av industriella t...

IoT-utvecklingssats från RS Components är klar att anslutas till avancerad ...

RS Components lagerför nu den senaste versionen av HARTING PushPull-kontakt...

Sänd till en kollega

0.123