Síntesis y caracterización de muestras porosas de Cu-Ni-Al mediante FAST/SPS para plantas concentradoras solares térmicas

Abstract

Durante el desarrollo de este proyecto de título se investigó la factibilidad de uso de estructuras de aleaciones NAB fabricadas mediante FAST/SPS para su uso en sistemas de almacenamiento de energía en plantas concentradoras solares. Para esto, se intentó fabricar un primer conjunto de estructuras porosas haciendo uso de la técnica de espaciadores temporales, utilizando carbonato de amonio como espaciador. Estos se intentaron realizar con una proporción de 20, 40 y 60% de espaciador (en volumen). Estas muestras no pudieron ser sinterizadas de manera exitosa, ya que, al momento de remover el espaciador mediante ciclos de calor, estas se degradaron y perdieron completamente la forma. El segundo conjunto de muestras consistió en la misma aleación, pero sin porosidad. Estas muestras se compactaron a 1129 y 800 MPa, y fueron sinterizadas a 850°C durante 5 minutos. Teniendo muestras sinterizadas, se realizó la caracterización de dichas muestras, determinando parámetros como la porosidad, la distancia media entre poros y el factor de forma. Posteriormente se realizaron pruebas de corrosión de estas muestras, exponiéndolas a escoria de cobre durante 3 y 10 días. Estos ciclos de exposición constaron de 5 horas de calentamiento a 700°C y luego 19 horas de horno apagado. De los últimos estudios, se pudo obtener un valor cuantitativo de las velocidades de corrosión de las estructuras NAB fabricadas mediante FAST/SPS, resultando considerablemente menor que la del acero inoxidable, pero con una tendencia al alza con el aumento de los ciclos de exposición. During the development of this thesis project, the feasibility of using NAB alloy structures manufactured through FAST/SPS for energy storage systems in solar concentrator plants was investigated. To achieve this, an initial set of porous structures was attempted using the temporary spacers technique, with ammonium carbonate as the spacer. These were prepared with a proportion of 20%, 40%, and 60% spacer (by volume). However, these samples could not be successfully sintered, as they degraded and completely lost their shape when the spacer was removed through heat cycles. The second set of samples consisted of the same alloy, but without porosity. These samples were compacted at 1129 and 800 MPa and then sintered at 850°C for 5 minutes. Once the samples were sintered, they were characterized by determining parameters such as porosity, average pore distance, and shape factor. Subsequently, corrosion tests were conducted on these samples by exposing them to copper slag for 3 and 10 days. These exposure cycles consisted of 5 hours of heating at 700°C followed by 19 hours with the furnace off. From the final studies, a quantitative value for the corrosion rates of the NAB structures manufactured through FAST/SPS was obtained, which resulted in significantly lower values compared to stainless steel, though with an upward trend as exposure cycles increased.