Des centrales électriques à booster avec du superalliage imprimé

Des ingénieurs américains utilisent une imprimante 3D pour créer un alliage métallique haute performance

Il est plus solide, plus léger et peut résister à des températures plus élevées que les matériaux actuels utilisés pour construire des turbines.Cette technologie permettra d’augmenter la production d’énergie dans les centrales à combustibles fossiles et les centrales nucléaires.

Les scientifiques ont utilisé une imprimante 3D pourfaire fondre des métaux en poudre, puis imprimer un échantillon du mélange. L'alliage fini contient 42 % d'aluminium, 25 % de titane, 13 % de niobium, 8 % de zirconium, 8 % de molybdène et 4 % de tantale. L'étude a montré qu'à 800°C, la composition est plus résistante que de nombreux autres alliages hautes performances. 

Schéma de production (à gauche) et comparaison des caractéristiques du nouvel alliage avec des analogues modernes. Image : Andrew B. Kustas et al., Applied Materials Today

Les ingénieurs disent que le nouveau matériau est inhabituelle fait qu'aucun des métaux ne constitue plus de la moitié du matériau fini et comprend en même temps un grand nombre de métaux différents. Pour créer un alliage, un modèle spécial est utilisé, basé sur des données connues de la métallurgie, qui vous permet de calculer et de prédire les propriétés du matériau fini.

Ce sont des mélanges extrêmement complexes.Tous ces métaux interagissent au niveau microscopique, voire atomique, et ce sont ces interactions qui déterminent réellement la résistance d'un métal, sa ductilité, son point de fusion, etc.

Michael Chandross, co-auteur de l'étude aux Sandia National Laboratories

La plupart des centrales électriques modernes - et cellesqui fonctionnent avec des combustibles fossiles et des centrales nucléaires qui utilisent la chaleur pour faire tourner des turbines qui produisent de l'électricité. L'efficacité de la centrale électrique est limitée par la température à laquelle les parties métalliques de la turbine peuvent résister. Plus il est élevé, plus l'énergie peut être convertie en électricité tout en réduisant la quantité de chaleur résiduelle rejetée dans l'environnement.

Les chercheurs poursuivront leurs recherches sur le nouvel alliage pour explorer l'évolutivité de la technologie de fabrication et les performances de l'alliage dans des conditions réelles.

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