Enerji Uygulamaları için Ultra Yüksek Sıcaklık Dayanımlı Malzeme Geliştirme

12 Şubat 2021

QuesTek Innovations LLC bugün, ABD Enerji Bakanlığı’nın İleri Araştırma Projeleri Ajansı-Energy’den (ARPA-E) 1,2 Milyon Dolarlık fon aldığının duyurdu. Finansman, yeni nesil türbin kanadı alaşımları ve uyumlu kaplama sistemle-ri için yeni bir malzeme çözümü tasarlamak ve geliştirmek için kullanılacak.

QuesTek, Katmanlı İmalat için uygun olan ve yüksek sıcaklıkta çalışmayı sürdürerek yakıt verimliliğini artırabilecek, işlevsel olarak derecelendirilmiş Niobium bazlı alaşımlardan oluşan bir sistem tasarlayacak. QuesTek’in Tasarım ve Ürün Geliştirme Müdürü Dr. Dana Frankel, “Mevcut nikel bazlı süper alaşımlardan önemli ölçüde daha iyi performansa sahip yeni bir türbin malzemesi tasarlamak, bugün malzeme bilimi alanının karşılaştığı en büyük zorluklardan biridir” dedi.

“Yeni bir refrakter türbin alaşımı geliştirmek için kanıtlanmış hesaplamalı malzeme tasarımı yaklaşımımızı uygulayarak türbin motoru performansında ve verimliliğinde adım adım bir değişikliğin yolunu açan bu fırsattan dolayı heyecanlıyız. “

 

QuesTek, Entegre Hesaplamalı Malzeme Mühendisliği tabanlı modellerini ve süper alaşımların, refrakter alaşımla-rın, yüksek entropili alaşımların ve kaplamaların tasarımındaki kapsamlı deneyimini, yazdırılabilir bir niyobyum bazlı çok malzemeli alaşım sistemi tasarlamak için uygulayacak.

Tasarlanan malzemelerin yeni nesil motorlara benimsenmesini hızlandırmak amacıyla eşzamanlı malzeme ve bileşen tasarımı, havacılık gereksinimlerini ta-nımlamak, bileşen tasarımını gerçekleştirmek ve test ve kalifikasyonu yönlendirmek için önde gelen türbin mo-toru OEM Pratt & Whitney ile birlikte çalışılarak gerçekleştirilecektir. Ayrıca, proje ekibi, AM proses geliştirme için NASA Jet Tahrik Laboratuvarı’nı ve kaplama geliştirme için Minnesota Üniversitesi’ni de içermektedir.

QuesTek, bu rekabetçi fonu, bir gaz türbini kanadının yüksek sıcaklık ve yüksek gerilimli ortamlarında çalışabilen ultra yüksek sıcaklıkta malzemeler geliştirmek ve göstermek için ARPA-E’nin ULtrahigh Temperature Geçirimsiz Malze-meler Gelişmiş Türbin Verimliliği (ULTIMATE) programından almıştır.

Bu çaba, yakıt ekonomisini artırmak ve kar-bon emisyonlarını azaltmak için kritik olan havacılık ve enerji uygulamaları (örneğin yer tabanlı endüstriyel gaz türbinleri) için gaz türbini verimliliğini iyileştirme ihtiyacına doğrudan hitap ediyor. Motor verimliliği temelde maksimum döngü sıcaklığı ile belirlenir ve bu nedenle doğrudan çalışma sıcaklığına göre ölçeklenir. Bununla birlikte, mevcut son teknoloji süper alaşımlar sınırlı yüksek sıcaklık stabilitesine sahiptir.