Opracowanie nowatorskich stopów wysokiej entropii o zwiększonej odporności w różnych warunkach eksploatacji z wykorzystaniem sztucznej inteligencji
Projekt Nr: VIAN.RN.26.001 - Politechniczna Sieć VIA CARPATIA.
Finansowanie: Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego na podstawie umowy nr MNiSW/2026/DAP/434 z dnia 03.06.2026, działanie nr 7 – „ISKRA – budowanie międzyuczelnianych zespołów badawczych”.
Wartość projektu: 750 000,00 zł
Okres realizacji: 01.08.2026 r. – 31.01.2029 r.
Kierownik projektu: dr hab. inż. Wojciech Nowak, prof. PRz, Tel. +48 17 743 2375,
email: wjnowak@prz.edu.pl
Opis projektu:
Współczesna energetyka i lotnictwo stawiają przed materiałami wyjątkowo wysokie wymagania. Elementy turbin gazowych i silników lotniczych pracują w wysokich temperaturach i ciśnieniach, w agresywnym środowisku chemicznym, a jednocześnie muszą być odporne na ścieranie i erozję. Obecnie w najbardziej obciążonych częściach turbin stosuje się głównie nadstopy niklu, które charakteryzują się wysoką wytrzymałością i odpornością na działanie wysokiej temperatury. Ich możliwości są jednak coraz częściej ograniczeniem dalszego rozwoju nowoczesnych silników i turbin. Jednym z najbardziej obiecujących kierunków są stopy wysokiej entropii (High-Entropy Alloys, HEA). Odpowiedni dobór wielu głównych składników może zapewnić wyjątkowe połączenie właściwości, w tym wysoką wytrzymałość w podwyższonej temperaturze oraz odporność na ścieranie, erozję i korozję. Szczególnie interesująca jest ich potencjalna odporność w atmosferze zawierającej produkty spalania wodoru. Kluczowe znaczenie dla właściwości HEA ma ich mikrostruktura, w tym rodzaj, wielkość, kształt i przestrzenne rozmieszczenie poszczególnych faz.
W projekcie tradycyjne metody projektowania stopów zostaną połączone ze sztuczną inteligencją (AI) oraz zaawansowanymi obliczeniami termodynamicznymi z wykorzystaniem m.in. oprogramowania Thermo-Calc. Pozwoli to przewidywać stabilne fazy oraz identyfikować najbardziej obiecujące składy stopów, ograniczając czas i liczbę eksperymentów niezbędnych do opracowania nowych materiałów. Wybrane stopy zostaną wytworzone i poddane kompleksowym badaniom obejmującym mikrostrukturę, skład fazowy, stabilność wysokotemperaturową, właściwości mechaniczne, twardość, odporność na rozciąganie, ściskanie i pełzanie oraz odporność na korozję. Szczególna uwaga zostanie poświęcona ścieraniu i erozji cząstkami stałymi w temperaturach do 800°C. Zaawansowane metody obrazowania umożliwią również odtworzenie trójwymiarowej mikrostruktury, w tym kształtu, wielkości, orientacji i przestrzennego rozmieszczenia faz. Połączenie danych mikrostrukturalnych i właściwości materiałów z analizą AI pozwoli opracować modele opisujące zależność pomiędzy składem, trójwymiarową mikrostrukturą i właściwościami użytkowymi. Projekt zakłada tym samym przejście od tradycyjnego podejścia „wytwórz i zbadaj” do nowoczesnego modelu „zaprojektuj – przewidź – wytwórz – zweryfikuj”. Najbardziej innowacyjnym aspektem projektu będzie połączenie sztucznej inteligencji z analizą trójwymiarowej mikrostruktury HEA. Takie podejście może umożliwić projektowanie nowych materiałów o właściwościach niedostępnych dla obecnie stosowanych stopów oraz stworzyć podstawy do ich przyszłego zastosowania w najbardziej wymagających elementach turbin gazowych, silników lotniczych i innych urządzeń pracujących w wysokiej temperaturze i agresywnym środowisku. W konsekwencji może przyczynić się do zwiększenia trwałości i niezawodności urządzeń, podniesienia temperatury ich pracy oraz poprawy efektywności energetycznej nowoczesnych systemów energetycznych i napędowych.