연구원들은 더 적은 탄소로 더 많은 전기를 생산하는 새로운 3D 프린팅 초합금을 개발했습니다.

Sandia National Laboratories 연구원들은 미국 에너지부 국립 연구소인 Ames National Laboratory 및 미국의 분자 및 재료 연구용 과학 장비 제조업체인 Bruker Corp.와 협력하여 LENS(Laser Engineered Net Shaping)를 사용하여 3D 프린팅된 초합금을 개발했습니다. 기계. 이 새로운 3D 프린팅 초합금은 더 적은 탄소를 배출하면서 더 많은 전기를 생산할 수 있습니다.

합금은 최대 800°C까지 온도에 민감하지 않은 높은 경도를 허용하는 복잡한 구조를 가지고 있습니다.

“우리는 이 소재가 이전에는 얻을 수 없었던 고강도, 저중량 및 고온 탄력성의 조합에 접근할 수 있음을 보여주고 있습니다. 우리가 이것을 달성한 이유 중 하나는 적층 제조 접근 방식 때문이라고 생각합니다.”

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3D 프린팅된 초합금은 가스 터빈 기계에 사용되는 현재의 최첨단 재료보다 더 강하고 가벼워지는 특이한 구성으로 연구원들에 의해 만들어졌습니다. 이번 발견은 에너지, 항공우주, 자동차 산업에 광범위한 영향을 미칠 수 있으며 아직 발견되지 않은 새로운 종류의 유사한 합금을 암시합니다.

이번 발견은 에너지, 항공우주, 자동차 산업에서 폭넓게 응용되는 이전에 알려지지 않은 합금 종류를 지적합니다.

새로운 초합금의 구성은 알루미늄 42%, 티타늄 25%, 니오븀 13%, 지르코늄 8%, 몰리브덴 8%, 탄탈륨 4%입니다. 연구팀의 실험 결과, 섭씨 800도(화씨 1,472도)에서 다른 초합금에 비해 강도가 더 강하고, 상온으로 식혀도 강도가 유지되는 것으로 나타났다.

이번 연구 결과는 에너지 이외의 산업에도 도움이 될 수 있습니다. 항공우주 연구자들은 고온을 견딜 수 있는 경량 소재를 찾고 있습니다. 또한 Ames Lab의 과학자 Nic Argibay는 Ames와 Sandia가 업계와 협력하여 이와 같은 합금이 자동차 산업에서 어떻게 사용될 수 있는지 조사하고 있다고 밝혔습니다.

"Ames Lab이 주도한 전자 구조 이론은 이러한 유용한 특성의 원자 기원에 대한 이해를 제공할 수 있었으며 현재 제조 및 확장성 문제를 해결하기 위해 이 새로운 종류의 합금을 최적화하는 과정에 있습니다."

항공우주 전문가들은 극한의 열에도 강도를 유지하는 경량 소재를 원하기 때문에 이번 발견은 단순한 에너지 분야 이상의 용도로 유용할 수 있습니다. Ames와 Sandia는 또한 이러한 합금이 자동차 산업에서 어떻게 사용될 수 있는지 조사하기 위해 기업과 협력하고 있습니다.

이 새로운 연구는 3D 프린팅을 사용하여 새로운 재료를 빠르고 효과적으로 만들 수 있는 방법을 보여줍니다. Sandia 팀 구성원은 3D 프린터를 사용하여 금속 분말을 빠르게 융합하고 샘플을 만들었습니다.

단일 금속이 재료의 절반 이상을 차지하지 않기 때문에 Sandia의 발명은 합금 제작 방식의 근본적인 변화를 나타냅니다. 반면 강철은 주로 철(거의 98%가 철)과 탄소 및 기타 물질이 혼합되어 구성되어 있습니다.

팀은 이제 최첨단 컴퓨터 모델링 접근 방식이 적층 제조에 적합한 새로운 종류의 초합금이 될 수 있는 구성원을 더 많이 발견하는 데 도움이 될 수 있는지 조사하고 있습니다.

앞으로 연구원들은 고급 컴퓨터 모델링 기술이 새로운 종류의 고성능 적층 제조 기반 초합금이 될 수 있는 구성원을 더 많이 찾는 데 도움이 될 수 있는지 확인하고 싶습니다.

Andrew Kustas는 앞으로 어려움이 있을 것이라고 강조했습니다. 우선, 적층 제조에서 흔히 발생하는 문제인 미세한 균열 없이 새로운 3D 프린팅 초합금을 대량 생산하는 것이 어려울 수 있습니다. 그는 또한 합금을 만드는 데 사용되는 재료가 비싸다고 말했습니다. 결과적으로 합금은 비용이 주요 관심사인 소비재에는 적합하지 않을 수 있습니다.

에너지부와 Sandia의 실험실 감독 연구 개발 프로그램은 연구에 자금을 제공했습니다.