High entropy alloys
High entropy alloys
El despliegue de tecnologías de captación de energía libre de carbono renovables y de bajo coste, como las plantas de concentración de energía solar (CSP), tendrá un papel fundamental para abordar las metas y objetivos propuestos en el Pacto Verde Europeo, es decir, para reducir al menos el 40% de las emisiones de gases de efecto invernadero, implementar que la obtención de energía sea al menos un 32% a partir de energías renovables y que sus eficiencias aumenten al menos un 32,5% para 2030. Para lograr estos objetivos, el rendimiento de las plantas de concentración de energía solar actuales debe ser incrementadas. Para ello, se debe aumentar la temperatura máxima de funcionamiento de las actuales y futuras plantas termo solares, ya que ello aumentará la eficiencia en la conversión térmica-almacenamiento-eléctrica.
Hoy en día, existe una apremiante necesidad por el desarrollo de nuevas aleaciones, que combinen simultáneamente superiores resistencias a la corrosión a elevadas temperaturas (RC <15 micras/año para 30 años de vida útil) con altas estabilidades mecánicas, para la fabricación de componentes clave (válvulas, intercambiadores de calor, tanques, etc) que se encuentran en contacto con fluidos altamente corrosivos a temperaturas > 600 ºC y a condiciones de trabajo cíclicas.
Con el objetivo de desarrollar nuevas aleaciones, recientemente, se han introducido conceptos que abordan el diseño de aleaciones multicomponente capaces de operar, con altos rendimientos termo-mecánicos, dentro de rangos de temperatura cada vez mayores y más elevados. Un buen ejemplo de este tipo de concepción es la idea que está detrás de las aleaciones de alta entropía (High Entropy Alloys systems, HEAs). El diseño de estas aleaciones monofásicas o bifásicas rompe con el paradigma tradicional de la metalurgia donde 2 o 3 son los elementos principales y el resto se añaden como aleantes para mejorar las propiedades resultantes de la combinación de los principales, ya que se basa en la adición de 5 o más elementos en proporciones equi o no-equiatómicas (5 ≤ cada elemento ≤ 35 at.%) donde cada elemento se considera principal para la formación de soluciones sólidas (Fig. 1). Su relevancia estriba en que cada elemento sigue comportándose de forma diferente debido a sus propiedades individuales como: el tamaño, la carga, el número de electrones, la electronegatividad, posibilitando así el desarrollo de aleaciones útiles en catálisis y en el almacenamiento de energía con propiedades mecánicas mejoradas como alta resistencia a la fluencia, dureza y resistencia, y excelente resistencia al desgaste y a la corrosión incluso a altas temperaturas (Fig. 2).
Figura 1 Figura 2
El Grupo diseña, fabrica y caracteriza HEA basados en sistemas monofásicos y bifásicos, mediante rutas pulvimetalúrgicas de elevada energía (Aleado mecánico, Fig. 3), para su aplicación en ambientes altamente corrosivos (sales fundidas, vapor de agua) y en condiciones de elevada de temperatura como posibles sustitutos de superaleciones.
Figura 3