Thermodynamic and physical property models for the production of greener aluminum alloys

用于生产绿色铝合金的热力学和物理性能模型

• 批准号: 560998-2020
• 负责人: Chartrand, Patrice
• 金额: $ 14.89万
• 依托单位: École Polytechnique de Montréal
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Alliance Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=721834
• 关键词: Thermodynamic; physical; property; models; production

This R&D project to produce greener aluminum and advanced aluminum alloys is a partnership between Polytechnique Montréal, Alcoa, Constellium, Elysis, Hydro Aluminium and Rio Tinto with CRITM and NSERC funding. It aims to provide these partners with thermodynamic phase equilibrium models and multi-scale physicochemical models based on the calibration of equations derived from physical relations by first principles simulations and by the critical analysis of experimental results in order to be integrated into advanced simulation tools for the production processes of aluminum and its alloys. The project is divided into 2 research axes: 1) « alumina reduction processes for greener aluminum », and 2) « metallic alloys, liquid metal treatment and recycling ». The models developed within the framework of the 1st axis aim to 1) better simulate the behavior of electrodes (carbon or inert), 2) better simulate the behavior of detrimental impurities (Fe, P, carbon dust) during electrolysis, all in order to improve the energy performance of electrolysis and reduce harmful emissions (CO2 & fluorine). The models of the 2nd axis aim to improve the casting and thermal transformation simulations of aluminum alloys in order to develop new alloys with better properties, more able to support multiple recycling cycles, while improving our fundamental understanding at the atomistic level of these alloys. The training of highly qualified personnel is essential to establish a new generation of engineers and researchers. The anticipated outcomes of the project are that, by using state-of-the-art models that this project will supply, our industrial partners will be able to 1) improve the development and solve key issues pertinent to implement new oxygen evolving aluminum reduction technologies for new smelters, 2) reduce the carbon consumption and CO2 emissions of current smelters, 3) map in a non trial-and-error approach the design of new high performance Al alloys and 4) design a next generation recycling technology for advanced Al alloys (with Li, Fe, Ti, Zr, Cr, etc.). As Canada is a top aluminum producer, and Al smelting emits a lot of CO2, this project can potentially improve the long term viability of this important industry.#(cr)#(lf)Ce projet R&D pour produire de l'aluminium plus vert et des alliages d'Al avancés est un partenariat entre Polytechnique Montréal, Alcoa, Constellium, Elysis, Hydro Aluminium et Rio Tinto avec financement CRITM et CRSNG. Il vise à fournir à ces partenaires des modèles thermodynamiques d'équilibre de phases et des modèles physico-chimiques multi-échelles basés sur la calibration d'équations dérivées de relations physiques par des simulations de premiers principes et par l'analyse critique de résultats d'expériences afin d'être intégrés dans des outils avancés de simulation des procédés de production de l'aluminium et de ses alliages. Le projet est divisé en 2 volets de recherche: 1) « procédés de réduction de l'alumine pour un aluminium plus vert », et 2) « alliages métalliques, traitement du métal liquide et recyclage ». Les modèles développés dans le cadre du 1er volet visent à 1) mieux simuler le comportement des électrodes (carbone ou inertes), 2) mieux simuler le comportement d'impuretés néfastes (Fe, P, charbonnaille) lors de l'électrolyse, le tout afin d'améliorer les performances énergétiques et de réduire les émissions néfastes (CO2, fluor). Les modèles du 2e volet visent à améliorer les simulations de coulée et de transformation thermique des alliages afin de développer de nouveaux alliages aux meilleures propriétés, plus aptes à soutenir de multiples cycles de recyclage, tout en améliorant notre compréhension fondamentale au niveau atomistique de ces alliages. La formation de personnel hautement qualifié est essentielle pour implanter une nouvelle génération d'ingénieurs-chercheurs. À l'aide de modèles en l'état-de-l'art, ce projet permettra à nos partenaires industriels de 1) améliorer le développement

该研发项目旨在生产绿色铝和先进的铝合金，是PolytechniqueMontréal，Alcoa，Constellium，Elysis，Elysis，Hydro Aluminum和Rio Tinto与Critm和Nserc资金之间的合作伙伴关系。它旨在为这些伙伴提供基于第一原理模拟从物理关系而得出的平等的校准，并通过对实验结果进行的关键分析，以将铝及其合金的生产过程集成到先进的模拟工具中，从而为这些合作伙伴提供热力学相平衡模型和多尺度物理模型。该项目分为2个研究轴：1）«绿色铝的铝还原过程»和2）«金属合金，液态金属处理和回收»。在第一轴的框架内开发的模型旨在更好地模拟电极的行为（碳或惰性），2）更好地模拟电解过程中有害杂质（Fe，P，碳灰尘）的行为，所有这些都是为了改善电解的能量性能，以改善电解的能量性能并减少危害发射（CO2和氟）。第二轴的模型旨在改善铝合金的铸造和热变换模拟，以开发具有更好性能的新合金，更有能力支持多个回收周期，同时改善了我们在这些合金水平上的基本理解。对高素质人员的培训对于建立新一代工程师和研究人员至关重要。 The anticipated outcomes of the project are that, by using state-of-the-art models that this project will supply, our industrial partners will be able to 1) improve the development and solve key issues pertinent to implement new oxygen evolution aluminum reduction technologies for new smelters, 2) reduce the carbon consumption and CO2 emissions of current smelters, 3) map in a non trial-and-error approach the design of new high performance Al alloys and 4) design a高级AL合金的下一代回收技术（带有Li，Fe，Ti，Zr，Cr等）。 As Canada is a top aluminum producer, and Al smelting emits a lot of CO2, this project can potentially improve the long term viability of this important industry.#(cr)#(lf)Ce projet R&D pour produire de l'aluminium plus vert et des alliages d'Al The political and economic development of the political system of the country is a major factor in the development of political science.世界上的普罗吉特人是科学生产的根源。 Projets是科学生产的根源。 Projets是科学生产的根源。 Projets包括生产科学技术。 Projets包括生产科学技术。 Projets包括生产科学技术。 Projets包括生产科学技术。 Projets包括生产科学技术。 Projets包括生产科学和技术无法生产的科学技术的生产。 Projets包括生产科学和技术无法生产的科学技术的生产。 Projets包括生产科学和技术无法生产的科学技术的生产。 Projets包括生产科学和技术的生产，而科学和技术无法生产科学和技术的生产。 2）2）Mieux Simuls leImpuretésNéfastes（Fe，P，Charbonnaille）Lors de l'lectrolyse，le tout fulorlolyse lors de afind'Améméleslosisancesénergétiquesénergétiqueset de de d de de re re fluore fluore fuorore co）in 2（ Les modèles du 2e volet visent à améliorer les simulations de coulée et de transformation thermique des alliages afin de développer de nouveaux alliages aux meilleures propriétés, plus aptes à soutenir de multiples cycles de recyclage, tout en améliorant notre compréhension fondamentale au niveau atomistique de CES Alliages。 La icmentation de Pershorne HautementcalifiéesteSentiellepour植入植物une nouvellegénérationd'Ingénieurs-Chercheurs。 L'Aide deModèlesenl'état-de-l'art，ce projetpermettraànospartenaires Industriels de 1）