研究檢視了超臨界二氧化碳環境中增材製造金屬中的氧化物生長

西南研究所和桑迪亞國家實驗室的一項新聯合研究考察了超臨界二氧化碳 (sCO) 中增材製造 (AM) 金屬和鍛造不銹鋼氧化膜生長的差異₂） 環境。

二氧化碳₂二氧化碳是否維持在a以上和壓力，使其結合了氣體和液體的特性。 目前的發電廠通常會使用水作為動力循環中的熱介質。 用 sCO 代替水₂效率提高了 10%，這也使得渦輪機械變得更小，佔地面積也更小。 它是使 sCO₂一種高效的發電流體，因為溫度或壓力的微小變化會導致其密度發生顯著變化。

SwRI 是 sCO 領域的領導者₂電源循環。 該研究所已收到許多能源部和產業資助的計畫來實施 sCO 試點₂除了 SwRI 正在建造的 10 MWe 超臨界轉型電力 (STEP) 試點工廠外，還提供動力循環組件和系統級設備。

資深研究工程師 Florent Bocher 博士開始研究氧化如何影響作為現有 sCO 一部分的積層製造材料₂與桑迪亞國家實驗室的合作。

「sCO 小型渦輪機所需的更小、更複雜的機械₂電源循環利用使一個有吸引力的資源，」博赫說。

積層製造是一種新穎的工藝，它使用 3D 列印或快速原型技術，透過分層塑膠、金屬和其他材料來建造產品，以進行客製化的電腦生成設計。 由於積層製造可製造具有複雜設計品質的堅固組件，因此吸引了廣泛的用戶，包括航空航太、醫療和。

“sCO 的高溫高壓₂環境使氧化成為金屬部件的一個問題，”Bocher 解釋說。“隨著這兩個行業的發展，了解氧化如何影響它們非常重要。

測試積層製造金屬與傳統鍛造金屬的耐用性在上合組織₂Bocher 和他的合作者將兩者的樣本暴露於模擬的 sCO 環境中₂動力循環環境，溫度450攝氏度，壓力76巴，持續兩週。 增材製造材料由桑迪亞國家實驗室建造和分析。

「兩種金屬都顯示出氧化物生長，」博赫說。 「但是氧化物覆蓋了大約 72% 的鍛造不銹鋼和 54% 的積層製造材料，對於鍛造材料來說，氧化層的厚度統計上更大且更厚。 但歸根結底，這並不能證明一個比另一個更可靠。 需要更多數據，但這無疑表明增材製造流程應該針對這些類型的條件進行最佳化。

該研究發表於腐蝕科學。