Oamenii de știință japonezi au identificat un metal care poate rezista la presiune constantă la temperaturi ultra-înalte. Acest lucru deschide oportunități pentru noi dezvoltări în domeniul motoarelor cu jet și a turbinelor cu gaz pentru generarea de energie electrică.
Primul studiu de acest gen, publicat în Scientific Reports, descrie un aliaj pe bază de carbură de titan (TiC) și bor-molibden-siliciu-bor (Mo-Si-B) sau MoSiBTiC, a cărui rezistență la temperatură ridicată a fost determinată prin expunere constantă la temperaturi de la 1400 ° C până la 1600 ° C.
„Experimentele noastre arată că MoSiBTiC este incredibil de puternică în comparație cu supraalimentele avansate de nichel cu un singur chip utilizate adesea în compartimentele fierbinți în motoarele de căldură, precum motoarele cu jet și turbinele pe gaz pentru generarea de energie”, a declarat autorul principal Kyosuke Yoshimi, de la Școala absolvită de inginerie a Universității Tohoku. … "Această lucrare sugerează că MoSiBTiC, ca material la temperaturi ridicate în afara domeniului de supraalimentare pe bază de nichel, este un candidat promițător pentru această aplicație."
Yoshimi și colegii săi au raportat mai multe proprietăți care indică faptul că aliajul poate rezista forțelor distructive la temperaturi ultra-înalte, fără deformare. De asemenea, au observat comportamentul aliajului atunci când au fost supuse forțelor crescânde, când fisurile au început să se formeze și să crească în el, până când în cele din urmă s-a rupt.
Structura tridimensională a primei generații de aliaj MoSiBTiC.
Eficiența motoarelor termice este cheia pentru extragerea viitoare a energiei din combustibili fosili și transformarea ulterioară a acesteia în energie electrică și propulsie. Îmbunătățirea funcționalității lor poate determina cât de eficient transformăm energia. Creep - capacitatea unui material de a rezista la expunerea la temperaturi ultra-înalte este un factor important, deoarece temperaturile ridicate și presiunile cauzează deformarea. Înțelegerea fluajului de material poate ajuta inginerii să proiecteze motoare termice eficiente, care să reziste la condiții extreme de temperatură.
Cercetătorii au testat fluxul de aliaj timp de 400 de ore la presiuni de la 100 la 300 MPa. Toate experimentele au fost efectuate pe o configurație de testare controlată de computer sub vid, pentru a preveni oxidarea materialului și pătrunderea umidității, ceea ce ar putea provoca rugina pe aliaj.
Studiul spune că aliajul are o alungire mai mare, deoarece impactul este redus. Oamenii de știință explică că acest comportament a fost observat anterior doar în materialele superplastice care pot rezista eșecului prematur.
Video promotional:
Aceste detectări sunt un semn important pentru utilizarea MoSiBTiC în sisteme care operează la temperaturi extrem de ridicate, precum sisteme de conversie a energiei în automobile, sisteme de propulsie și sisteme de propulsie în domeniul aviației și rachetelor. Cercetătorii raportează că încă au efectuat mai multe analize microstructurale suplimentare pentru a înțelege pe deplin mecanica aliajului și capacitatea acestuia de a se recupera de la presiuni ridicate la temperaturi ridicate.
„Scopul nostru final este să inventăm un material inovator de temperatură ultra înaltă, care să depășească supraalimentele pe bază de nichel și să înlocuiască paletele de turbină de înaltă presiune realizate din supraalimentele de nichel cu noi lame de turbină cu temperaturi ultra-înalte”, spune Yoshimi. „Prin urmare, trebuie să îmbunătățim în continuare rezistența la oxidare a MoSiBTiC prin dezvoltarea unui aliaj fără a deteriora proprietățile sale mecanice excepționale. Și aceasta este o sarcină dificilă."
Vladimir Guillen