NETL 资助号 DE-FE002776 开发的技术已用于预测由于在役氧化导致 𝛾′ 结构演变而导致的蠕变。• 目前正在测试 • Haynes 224 的蠕变数据
本文报道了通过相场模拟解决材料科学悬而未决的问题的最新突破。它们涉及增材制造中的凝固结构形成、贝氏体转变过程中的碳重新分布以及高温合金高温蠕变过程中的损伤开始。第一个例子涉及凝固过程中外延生长和成核之间的平衡。第二个例子涉及贝氏体转变中扩散控制和块状转变占主导地位的争议。第三个例子涉及高温合金中的定向粗化(筏化),这是一种扩散控制的相变:沉淀物相干性的丧失标志着与晶格旋转和拓扑反转相关的损伤的开始。本文根据需要回顾了相场法的技术细节,并讨论了该方法的局限性。
除了结构紧凑、维护成本低之外,燃气轮机还可以使用多种燃料源,这使其成为高效生产能源的自然选择。 因此,在过去 40 年里,燃气轮机在电力行业(包括公用事业、工业工厂以及航空业)中的应用越来越广泛。 [6] 在联合循环运行中,当入口温度超过 1400°C 时,效率可高达 63%。 [2] 因此,人们采用了不同的策略来保护当前使用的镍基高温合金,例如沉积氧化钇稳定化氧化锆热障涂层 (TBC) 和强化薄膜冷却。然而,当考虑长时间使用(t>10000h)时,这一标准并不现实,因为TBC在900°C以上时会快速蠕变,再加上其热膨胀系数(CTE)与合金的热膨胀系数相差很大,会增加剥落的风险,并限制金属基部件在涡轮发动机中的使用。[7–10] 尤其是设想未来的燃气轮机将使用氢或氨等无碳燃料源,水蒸气是燃烧的主要产物之一,会加剧这些合金的降解。[5,11–13] 因此,为了减少温室气体排放和提高燃气轮机效率,需要用更坚固、耐氧化和腐蚀的材料来替代它们,这些材料可以在更高的温度下使用。由于密度低、热膨胀系数低(3-5.5×10−6K−1)、抗高温蠕变性和熔点高,Si3N4、SiC、SiC/SiC复合材料等非氧化物硅基陶瓷在燃烧环境中的应用非常突出[14–21]。
极端环境下下一代增材制造结构合金的机器学习 摘要 金属的性能和可加工性决定了汽车、飞机和建筑物中结构部件的设计和性能。增材制造 (AM) 的出现具有新的加工条件,并且有可能在体素尺寸分辨率下定制合金成分和微观结构,为合金设计开辟了新途径,以实现前所未有的性能。然而,要充分利用所有这些优势,需要转变设计理念并开发针对 AM 量身定制的新数值工具。在本次演讲中,我将介绍如何利用 AM 中的快速凝固和局部熔化,并结合 ICME 技术和机器学习 (ML) 工具,设计出一种创纪录的高强度、耐高温蠕变可打印铝合金,其性能优于传统加工的替代品。我将展示所提出的混合框架如何为发现下一代结构金属材料提供新的视角,从而显著改变从航空航天、建筑、基础设施、汽车和能源部门到微电子设备和生物医学植入物的工业应用。个人简介 S. Mohadeseh Taheri-Mousavi 于 2022 年 9 月加入卡内基梅隆大学担任助理教授,此前她曾在麻省理工学院机械工程系和材料科学与工程系联合担任博士后研究员。在此之前,她是布朗大学的博士后研究员。她在瑞士洛桑联邦理工学院获得博士学位,在伊朗沙里夫理工大学获得理学学士和理学硕士学位。她在布朗大学和麻省理工学院进行博士后研究期间获得了瑞士国家科学基金会早期和高级奖学金。 Taheri-Mousavi 小组结合机器学习技术开发了新型多尺度数值和分析框架,以发现由各种制造技术(尤其是增材制造)和在极端环境条件下生产的下一代结构合金。我们的材料信息学框架还可以指导实验以高效和智能的方式进行。