Väitös konetekniikan alalta, M.Sc. Eric A. Fangnon

Vedyn vaikutus nykyaikaisten korkealujuusterästen suorituskykyyn

Ilmastonmuutoksen ja ympäristön heikkenemisen haasteisiin vastaamiseksi kestävän energian ratkaisuja etsittäessä vety on noussut esiin tehokkaamman ja puhtaamman energiaympäristön vaihtoehtona. Vetypohjaiseen energiasiirtymään ryhtyessämme kriittinen näkökohta on sopivien materiaalien kehittäminen vetyn kuljetukseen ja varastointiin. Monien ehdokkaiden joukosta teräkset ovat edullisia kustannuksen ja lujuuden tasapainon ansiosta. Vedyn ja teräksen vuorovaikutus aiheuttaa kuitenkin vetymurtumaherkkyyttä (VE). 

Tämä väitöskirja keskittyy kolmeen pääkysymykseen: (i) kokeellisten olosuhteiden parantaminen vedyn pitoisuuden (CH) tarkkaan mittaamiseen, (ii) mekaanisen lujuuden arviointi eri vetymääritys- ja kuormitusolosuhteissa, ja (iii) ANN-pohjaisten työkalujen kehittäminen CH:n ja mekaanisen lujuuden suhteen tutkimiseen murtumishetkellä. Kehitettiin näytteen jäähdytysjärjestelmä, joka integroitiin TDS-laitteiston ilmalukkoon, parantaen CH-mittausten tarkkuutta tutkituissa teräksissä. Uuden jäähdytysjärjestelmän käyttöönotto, mahdollistaen lämpötilat 213˚K asti, paransi CH-mittausta ja lämpödesorption spektrien analyysiä. 

Neljän eri martensiittiteräslaadun H-ottokykyä ja mekaanista suorituskykyä tutkittiin vetotestauksella ja TDS:llä eri H-latausolosuhteissa. Tulokset osoittavat, että ilman ulkoista kuormitusta H-ottokyky ei vaihtele terästen välillä, mutta ulkoisen kuormituksen alaisena vaihtelua ilmenee. 

Kehitetyt tiheät ANN-työkalut, sisältäen kolme mallia, arvioitiin terästen VE-herkkyyden ja CH:n ennustamiseksi, saavuttaen tarkkuuden jopa 98 %. ANN-mallien parantaminen koulutusdatalla voi vähentää riippuvuutta kokeellisista testeistä VE-luonnehdinnassa.

Tohtoriopiskelija: Eric A. Fangnon

Vastaväittäjä: Prof. Milos Djukic, Konetekniikan tiedekunta, Belgradin yliopisto, Serbia

Kustos: Prof. Pedro Vilaça, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, konetekniikan laitos

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Tekniikan korkeakoulujen väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/49