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Aug 22, 2023

3D

L’alliage pourrait avoir de vastes impacts dans le secteur de l’énergie ainsi que dans les industries aérospatiale et automobile. Une équipe de chercheurs a montré qu'un nouveau superalliage imprimé en 3D pourrait aider les centrales électriques

L’alliage pourrait avoir de vastes impacts dans le secteur de l’énergie ainsi que dans les industries aérospatiale et automobile.

Une équipe de chercheurs a montré qu’un nouveau superalliage imprimé en 3D pourrait aider les centrales électriques à produire plus d’électricité tout en produisant moins de carbone.

Des chercheurs des laboratoires nationaux Sandia, Ames National Laboratory, Iowa State University et Bruker Corp. ont utilisé une imprimante 3D pour créer un alliage métallique haute performance, ou superalliage, avec une composition inhabituelle qui le rend plus solide et plus léger que les matériaux actuellement utilisés dans les turbines à gaz. machinerie.

Ils ont déclaré que leurs conclusions pourraient avoir de vastes répercussions sur le secteur de l’énergie ainsi que sur les industries aérospatiale et automobile.

Le matériau peut accéder à des combinaisons auparavant impossibles à obtenir de haute résistance, de faible poids et de résilience à haute température, a déclaré Andrew Kustas, scientifique chez Sandia. Il a déclaré que cette réussite était en partie due à l’approche de fabrication additive adoptée par l’équipe.

L’efficacité des centrales électriques est généralement limitée par la chaleur des pièces de turbine en métal. Si les turbines peuvent fonctionner à des températures plus élevées, davantage d’énergie peut être convertie en électricité tout en réduisant la quantité de chaleur perdue rejetée dans l’environnement.

Des expériences ont montré que le nouveau superalliage – 42 % d'aluminium, 25 % de titane, 13 % de niobium, 8 % de zirconium, 8 % de molybdène et 4 % de tantale – était plus résistant à 800 degrés Celsius (1 472 degrés Fahrenheit) que de nombreux autres alliages hautes performances. y compris ceux actuellement utilisés dans les pièces de turbine, et encore plus forts lorsqu'ils sont refroidis à température ambiante.

L'énergie n'est pas la seule industrie qui pourrait bénéficier de ces résultats, ont indiqué les chercheurs. Par exemple, les chercheurs en aérospatiale recherchent des matériaux légers qui restent solides à haute température. Des travaux sont également en cours pour explorer la manière dont des alliages similaires pourraient être utilisés dans l’industrie automobile.

Le ministère de l'Énergie et le programme de recherche et développement dirigé par le laboratoire de Sandia ont financé la recherche.

Les membres de l’équipe Sandia ont également utilisé une imprimante 3D pour faire fondre des métaux en poudre, puis en imprimer immédiatement un échantillon. Leur travail a représenté un changement dans le développement des alliages, car aucun métal ne représente plus de la moitié du matériau. À titre de comparaison, l’acier est composé à environ 98 % de fer combiné à du carbone, entre autres éléments.

Les techniques d’impression 3D permettent de combiner plusieurs éléments pour créer un alliage technique potentiellement utile.

Des défis demeurent cependant. D’une part, il pourrait être difficile de produire le nouveau superalliage en grands volumes sans fissures microscopiques, ce qui constitue un défi général dans la fabrication additive. Les matériaux entrant dans la composition de l’alliage sont également coûteux, ce qui peut les rendre commercialement non viables.