Mekanismer bakom spricktillväxt i superlegeringar
- Diarienummer
- SM11-0008
- Start- och slutdatum
- 120201-131231
- Beviljat belopp
- 1 190 700 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Syftet med projektet är att undersöka de underliggande mekanismerna som kontrollerar spricktillväxt i avancerade höghållfasta material. Målet är att förstå hur last, miljö och mikrostruktur samverkar vid sprickspetsen på atomskalan, så att nya material och processer kan utvecklas för att kontrollera problemen. Kunskapen behövs även för att utveckla nya materialmodeller som kan beskriva och prediktera fenomenen. Det är av avgörande betydelse för Volvo Aeros förmåga att utveckla produkter för högre temperaturer, vilket möjliggör ökad motoreffektivtitet och därmed mindre miljöpåverkan. Projektet kommer att utföras på avdelningen Mikroskopi och mikroanalys vid Institutionen för tillämpad fysik på Chalmers. Avancerade högupplösande analytiska mikroskopitekniker som svepelektronmikroskopi, transmissionselektronmikroskopi och tredimensionell tomografisk atomsond kommer att användas för att karaktärisera mikrostrukturen kring sprickspetsar i utmattningstestade provstavar. Projektet förväntas generera resultat som dels ökar den vetenskapliga förståelsen för de underliggande fenomenen, men också kunskap som direkt kan användas på VAC i pågående och kommande produktutvecklingsprojekt. Kunskapen kommer att föras över till VAC direkt genom genererade de genererade resultaten och genom den återvändande utbytesforskaren efter avslutat projekt. Utbytesforskare kommer att vara deltidsanställd på VAC under projektet för att öka överföringen av kunskap och resultat.
Populärvetenskaplig beskrivning
För att minska bränsleförbrukning och utsläpp från flygmotorer och gasturbiner pågår ett ständigt arbete för att öka motortemperaturen och därmed effektiviteten. Den ökade temperaturen gör att samverkan mellan termisk/mekanisk belastning och miljö ökar, vilket ger en accelererad spricktillväxt som måste hanteras i utvecklings- och designarbetet. För att säkra framtida konkurrenskraft inom flygmotor- och gasturbinindustrin krävs förmågan att förutsäga och hantera sprickbeteendet under sådana förhållanden, vilket gör att den vetenskapliga förståelsen av fenomenen är av yttersta vikt. För att förstå de grundläggande orsakerna behövs kunskap om vad som händer i materialen när sprickor växer, hur detta påverkas av omgivningen (t.ex. syre) och hur materialets struktur samverkar med miljön. Detta har studerats under många år, men resultaten har alltid begränsats av den experimentella utrustning som funnits tillgänglig. Dagens instrument tillåter mycket noggrannare analyser med en upplösning på atomnivå, vilket ger helt nya möjligheter. Det föreslagna forskningsprojektet kommer att använda sig av avancerade högupplösande mikroskopi- och mikroanalystekniker för att undersöka hur miljö, last och mikrostruktur samverkar vid sprickspetsen. Syftet är att klarlägga vilka mekanismer som styr spricktillväxten, på atomär skala, och hur det kopplar till materialets struktur och kemi. Det långsiktiga målet är att kunna utveckla nya material eller processer för att möjliggöra framtagandet av mer temperaturtåliga komponenter, men också att lägga grunden för nya materialmodeller som kan förutsäga materialets beteende, och på det sättet skapa konkurrensfördelar för den svenska industrin.