ابتكار مادة مقاومة للحرارة من معادن أرضية لمحطات الطاقة

تمكن علماء مركز تومسك العلمي التابع لأكاديمية العلوم في سيبيريا من زيادة عمر خدمة الشعلات المعدنية المسامية، التي تتحمل درجات حرارة تزيد عن 1000 درجة دون تدميرها بمقدار خمسة أضعاف.

ويشير المكتب الإعلامي لوزارة التعليم والعلوم الروسية إلى أن هذه التكنولوجيا ضرورية لإنشاء محطات الطاقة المتقدمة وأجهزة التكنولوجيا الكيميائية.

ووفقا للباحث نيكيتا بيتشوغين، يجري العمل في جميع أنحاء العالم على ابتكار سبائك معدنية مسامية قادرة على العمل في بيئة مؤكسدة وتحمل درجة حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية. لأن هذه المواد ضرورية لإنشاء محطات طاقة متقدمة وأجهزة التكنولوجيا الكيميائية. وكما هو معروف أن إضافة حتى 0.05 بالمائة من الكتلة الذرية للعناصر الأرضية النادرة، مثل الديسبروسيوم أو الإيتريوم أو الغادولينيوم، تزيد بشكل كبير من مقاومة السبائك للأكسدة، وبالتالي عمر خدمتها في درجات الحرارة العالية.

ويشير الخبراء، إلى أن المنتجات المسامية تصنع بشكل أساسي باستخدام تقنيات المسحوق، وبما أن مساحيق المعادن المحتوية على تركيز المعادن الأرضية النادرة غير متوفر. لذلك اضطر الباحثون على ابتكار معدات وتكنولوجيا لتطبيق العناصر الأرضية النادرة على سطح المساحيق، وإثبات إمكانية استخدامها لإنشاء منتجات مسامية ذات خصائص محسنة.

ومن أجل ذلك استخدموا معدات خاصة لتعديل المساحيق التجارية المتوفرة، حيث جرت معالجتها في غرفة تركيب شعاع الإلكترون: باستخدام الرش المغناطيسي، وذلك برش طبقة رقيقة من العنصر الأرضي النادر على سطح جزيئات المسحوق، وبعد ذلك، تحت تأثير شعاع الإلكترون، يندمج الطلاء مع مادة الجسيمات. ويؤدي هذا إلى الحصول على سبيكة مسحوق رئيسية تحتوي على جزيئات من نوع الغلاف الأساسي. تتكون "النوى" الموجودة فيه من مسحوق الألمنيوم والكروم، أما "الأغلفة" المطبقة فهي الديسبروسيوم والإتريوم.

واستخدمت السبائك الناتجة للحصول على معادن بينية مسامية بطريقة التركيب عالي الحرارة المنتشر ذاتيا. يمكن مقارنة هذه العملية بحرق خليط من النيكل والألمنيوم ومساحيق السبائك الرئيسية القادر على الاحتراق ببطء عند درجات حرارة أعلى من 1500- 1600 درجة وتكوين هياكل مسامية.

نتائج الدراسة منشور في مجلة Vacuum и International Journal of Alloys and compounds

المصدر: تاس