Ökar materialförståelsen för nickelbaslegeringar

Avancerade nickelbaslegeringar har utmärkta mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet. Men detaljerad kunskap saknas om passivfilmen och dess nedbrytning. Ett industriellt doktorandprojekt vid KTH och Sandvik Materials Technology, i samarbete med Lunds universitet, strävar efter att kartlägga mekanismerna som styr nickelbaslegeringarnas korrosionsegenskaper.

Nickelbaslegeringar bildar spontant en tunn passivfilm på ytan, vilket förhindrar snabb korrosion i aggressiva miljöer. Ibland kan filmen brytas ned och korrosionsinitiering inträffa, vilket kan leda till ekonomiska och miljömässiga katastrofer.
Just nu genomförs ett industriellt doktorandprojeakt i samarbete mellan Avdelningen för yt- och korrosionsvetenskap vid KTH, Sandvik Materials Technology och Lunds universitet. Målet med projektet är att få en grundläggande förståelse för den dynamiska karaktären och stabiliteten hos passivfilm på nickelbaslegeringar med högt innehåll av krom och molybden. Detta med hjälp av kombinerade elektrokemiska och yt-analyser in situ. Till sin hjälp har forskarna synkrotrontekniker i världsklass.

Korrosionsmekanismer
Sandvik tillverkar högpresterande material och har en lång tradition av att samarbeta med KTH. Företaget utvecklar kontinuerligt nya legeringar som är specialiserade gentemot olika användningsområden. Ofta ställs höga krav på legeringarnas korrosionsegenskaper, vilket gör att forskarna behöver ligga i framkant i sin forskning.
– I vår forskning har vi upptäckt att nickellegeringar beter sig annorlunda jämfört med andra legeringar när det gäller just korrosion. I det här doktorandprojektet får jag möjlighet att fördjupa mig i korrosionsmekanismer, vilket är mycket intressant, säger Josefin Eidhagen, forskningsingenjör på Sandvik Materials Technology och doktorand i projektet.
Anna Delblanc, forskare och kemist på Sandvik Materials Technology, ser att det fortsatt finns mycket att undersöka i projektet, som beviljats finansiering från SSF.
– Även om vi vet vad som sker i samband med korrosionsprocessen så har vi ännu inte kartlagt de mekanismer som styr händelseförloppet. Det hoppas vi kunna få klarhet i via det här doktorandprojektet, säger hon.
Jinshan Pan är professor på Avdelningen för yt- och korrosionsvetenskap på KTH. Enligt honom kommer ökad kunskap om hur nickelbaslegeringar korroderar och bryts ned, och hur deras ytkemiska sammansättning påverkar detta, öppna nya vägar för legeringsutveckling.
– Korrosionsprocessen innehåller ofta kemiska och elektrokemiska reaktioner på ytan, men det är svårt att separera effekten av dessa reaktioner. I det här projektet kan vi analysera nickellegeringarnas ytor med avancerade synkrotrontekniker – samtidigt som vi accelererar förhållandena. Exempelvis genom att göra lösningen mer korrosiv och oxiderande på olika sätt, säger Jinshan Pan.