Dr inż. Wojciech Nowak z Katedry Nauki o Materiałach na Wydziale Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej został kierownikiem projektu badawczego finansowanego w ramach konkursu OPUS 20 przez Narodowe Centrum Nauki. Wartość projektu „Stopy o wysokiej entropii w parze wodnej – optymalizacja odporności na korozję wysokotemperaturową do nowoczesnych zastosowań” wynosi 573 400,00 zł.
Cel projektu
Celem projektu jest wytworzenie stopów wysokiej entropii cechujących się wyśmienitą odpornością na korozję wysokotemperaturową w atmosferze zawierającej parę wodną. Warunki procesu obróbki cieplnej zostaną zoptymalizowane, co będzie skutkować różną mikrostrukturą stopów HEA’s. W wyniku tego zostanie jednoznacznie opisany wpływ mikrostruktury stopów HEA’s na ich odporność na korozję wysokotemperaturową w mokrych gazach. Dodatkowo zostanie stworzony model matematyczny pozwalający na przewidywanie odporności na korozję wysokotemperaturową stopów HEA’s w warunkach utleniania w gazach zawierających parę wodną. Projekt będzie realizowany od sierpnia 2021 r. do lipca 2025 r.
Jak podkreśla dr inż. Wojciech Nowak, materiały metaliczne stanowią obecnie najszerzej stosowaną grupę materiałów w niemal każdej dziedzinie naszego życia.
„W porównaniu z materiałami ceramicznymi i polimerowymi materiały metaliczne cechują się bardzo dobrym przewodnictwem elektrycznym i cieplnym oraz bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi, m.in. wysoką wytrzymałością i twardością. Są szeroko stosowane w warunkach wysokiej temperatury, np. w silnikach turboodrzutowych lub stacjonarnych turbinach gazowych. W obecnych czasach duży nacisk kładzie się na zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych do atmosfery, dlatego obserwujemy silny trend odchodzenia od paliw kopalnych w kierunku paliw alternatywnych, w tym paliw wzbogaconych w wodór”
– podkreślił dr inż. Wojciech Nowak.
Opis badań
Obecność pary wodnej w atmosferze podczas ekspozycji nadstopów niklu w wysokiej temperaturze negatywnie wpływa na ich odporność na korozję. Dodatkowo, formowanie się zgorzeliny tlenkowej skutkuje zubożeniem materiału w strefie przypowierzchniowej, co z kolei powoduje zmiany w mikrostrukturze materiałów w tych obszarach. Właściwości wytrzymałościowe w dużym stopniu zależą od mikrostruktury materiałów metalicznych, dlatego zmiana mikrostruktury stopów powoduje zmianę ich właściwości mechanicznych. Z tego powodu pożądany jest materiał wykazujący dużą stabilność mikrostruktury w wysokiej temperaturze. Stopy wysokiej entropii (HEA’s) stanowią najbardziej obiecującą grupę materiałów wykazujących dużą stabilność mikrostruktury w wysokiej temperaturze. Mimo że odporność na korozję wysokotemperaturową stopów wysokiej entropii w atmosferach suchych (niezawierających pary wodnej) została zbadana, brak jest informacji dotyczących odporności na korozję wysokotemperaturową w atmosferze zawierającej parę wodną.
Projekt „Stopy o wysokiej entropii w parze wodnej – optymalizacja odporności na korozję wysokotemperaturową do nowoczesnych zastosowań” jest pionierski w tej dziedzinie, ponieważ po raz pierwszy stopy wysokiej entropii (HEA’s) zostaną zbadane w atmosferze zawierającej parę wodną. Dodatkowo zostanie określony wpływ mikrostruktury stopów HEA’s na ich odporność korozyjną w atmosferach mokrej i suchej.
„Uzyskane wyniki dostarczą zupełnie nowych informacji o zachowaniu stopów HEA’s w atmosferach zawierających parę wodną w wysokiej temperaturze w zależności od ich mikrostruktury. Różna mikrostruktura natomiast zostanie uzyskana dzięki modyfikacji parametrów procesu ich obróbki cieplnej”
– dodaje dr inż. Wojciech Nowak.
Wyniki uzyskane w projekcie znacznie poszerzą wiedzę na temat zachowania HEA’s w wysokiej temperaturze w wilgotnej atmosferze. Stworzony model matematyczny będzie użytecznym narzędziem do przewidywania właściwości stopów HEA’s podczas pracy w warunkach wysokiej temperatury w parze wodnej.
Źródło: Politechnika Rzeszowska
