Nowy ogniotrwały stop o wysokiej entropii
Struktura stopu W29.4Ta42.0V16.1Cr5.0Hf7.5 uzyskana przy użyciu symulacji Monte Carlo opartych na obliczeniach ab initio dla czterech różnych temperatur: 300 K, 800 K, 1000 K i 1500 K.
W czasopiśmie naukowym Nature Communications (IF = 17.694) opublikowany został artykuł, poświęcony nanokrystalicznemu ogniotrwałemu stopowi o wysokiej entropii, który może znaleźć zastosowanie m.in. w energetyce jądrowej czy w przemyśle kosmicznym. Współautorem publikacji jest nasz naukowiec, dr hab. inż. Jan Wróbel.
Żyjemy w czasach, w których musimy zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych. Zmiana klimatu wymusza na nas ograniczenie wykorzystywania paliw kopalnych. Alternatywą dla nich jest energetyka termojądrowa. Jednym z wyzwań stojących przed naukowcami jest znalezienie materiałów, które będą mogły wytrzymać ekstremalne warunki panujące w elektrowniach.
Ogniotrwały stop o wysokiej entropii W-Ta-Cr-V-Hf, podobnie jak badany wcześniej stop czteroskładnikowy W-Ta-Cr-V, posiada wybitną odporność na promieniowanie. W porównaniu z jego poprzednikiem charakteryzuje się jednak wyraźnie lepszą stabilnością mikrostrukturalną, wynikającą z dużej gęstości stabilnych granic ziaren, złożoności chemicznej oraz obniżenia temperatury przemiany porządek-nieporządek, czyli obniżenia temperatury, w której pojawiają się w stopie kruche fazy międzymetaliczne.
Skład stopu zaprojektowano na podstawie symulacji komputerowych prowadzonych we współpracy z dr. inż. Janem Wróblem. Dobra zgodność tych symulacji z wynikami eksperymentalnymi pokazuje, że opisana metoda projektowania może być wykorzystywana do opracowywania i syntezy nowych stopów o wysokiej entropii do różnych zastosowań.
Publikacja powstała we współpracy m.in. z naukowcami z Los Alamos National Laboratory oraz z uniwersytetów w Clemson i Oksfordzie. Prace naukowców z Politechniki Warszawskiej i Uniwersytetu w Oksfordzie były realizowane w ramach europejskiego projektu EUROfusion.
Artykuł A quinary WTaCrVHf nanocrystalline refractory high-entropy alloy withholding extreme irradiation environments
O. El Atwani, H. T. Vo, M. A. Tunes, C. Lee, A. Alvarado, N. Krienke, J. D. Poplawsky, A. A. Kohnert, J. Gigax, W.-Y. Chen, M. Li, Y. Q. Wang, J. S. Wróbel, D. Nguyen-Manh, J. K. S. Baldwin, O. U. Tukac, E. Aydogan, S. Fensin & E. Martinez
dostępny jest na https://www.nature.com/articles/s41467-023-38000-y