A japán tudósok olyan fémet azonosítottak, amely ultra magas hőmérsékleten képes ellenállni az állandó nyomásnak. Ez lehetőséget kínál új fejlesztésekre az energiatermelésre szolgáló sugárhajtóművek és gázturbinák területén.
Az első ilyen jellegű, a Science Reports-ben közzétett tanulmány titán-karbid (TiC) és adalékolt molibdén-szilícium-bór (Mo-Si-B) vagy MoSiBTiC alapú ötvözetet ír le, amelynek magas hőmérsékleti szilárdságát állandó állandó expozíció határozta meg 1400 ° C hőmérsékleten. C-tól 1600 ° C-ig.
"Kísérleteink azt mutatják, hogy a MoSiBTiC hihetetlenül erős, összehasonlítva a fejlett, egyforgós nikkel-szuperötvözetekkel, amelyeket gyakran használnak meleg kamrákban hőmotorokban, például sugárhajtóművekben és gázturbinákban az energiatermeléshez" - mondta Kyosuke Yoshimi vezető professzora, a Tohoku Egyetem Műszaki Iskolájának. … "Ez a munka azt sugallja, hogy a MoSiBTiC, mint a nikkel-alapú szuperötvözet-tartományon kívüli magas hőmérsékletű anyag, ígéretes jelölt erre az alkalmazásra."
Yoshimi és munkatársai számos olyan tulajdonságról számoltak be, amelyek azt mutatják, hogy az ötvözet rendkívül magas hőmérsékleten ellenáll a pusztító erőknek deformáció nélkül. Megfigyelték az ötvözet viselkedését is, amikor növekvő erőknek vannak kitéve, mivel repedések kezdtek kialakulni és növekedni benne, amíg végül el nem tört.
A MoSiBTiC ötvözet első generációjának háromdimenziós szerkezete.
A hőmotorok hatékonysága kulcsfontosságú a fosszilis tüzelőanyagokból történő jövőbeni energiakivonáshoz, valamint annak további villamosenergiává és meghajtásá történő átalakításához. A funkcionalitásuk javítása meghatározhatja, mennyire hatékonyan konvertáljuk az energiát. Kúszó - Fontos tényező az anyagnak az képessége, hogy ellenálljon az ultramagas hőmérsékletnek való kitettségnek, mivel a megemelt hőmérsékletek és nyomások deformációt okoznak. Az anyagcsúszás megértése segíthet a mérnököknek olyan hatékony hőmotorok megtervezésében, amelyek ellenállnak a szélsőséges hőmérsékleti feltételeknek.
A kutatók az ötvözet kúszóját 400 órán át 100-300 MPa nyomáson tesztelték. Az összes kísérletet számítógépes vezérlésű tesztrendszeren hajtottuk végre vákuumban, hogy megakadályozzuk az anyag oxidációját és nedvességbejutását, amely rozsda kialakulását okozhatja az ötvözeten.
A tanulmány szerint az ötvözet hosszabbodik meg, mivel a hatás csökken. A tudósok elmagyarázzák, hogy ezt a viselkedést korábban csak olyan szuperplasztikus anyagokban figyelték meg, amelyek ellenállnak a korai meghibásodásoknak.
Promóciós videó:
Ezek a felismerések fontos jele annak, hogy a MoSiBTiC rendkívül magas hőmérsékleten működő rendszerekben - például a járművek energiaátalakító rendszerei, a meghajtó rendszerek és a légijárművek és a rakéta tudományának meghajtó rendszerei - való felhasználás szempontjából fontos. A kutatók beszámoltak arról, hogy még több további mikroszerkezeti elemzést kell elvégezniük, hogy teljes mértékben megértsék az ötvözet mechanikáját és annak képességét, hogy magas hőmérsékleten helyreálljon a magas nyomásból.
"Legfontosabb célunk egy olyan innovatív, rendkívül magas hőmérsékletű anyag kifejlesztése, amely meghaladja a nikkel-alapú szuperötvözeteket, és a nikkel-szuperötvözetekből készült nagynyomású turbinalapátokat cserélje ki új ultra-magas hőmérsékleten működő turbinalapátokra" - mondja Yoshimi. „Ezért tovább kell javítanunk a MoSiBTiC oxidációs ellenállását egy ötvözet kifejlesztésével anélkül, hogy megsértenénk annak kivételes mechanikai tulajdonságait. És ez nehéz feladat."
Vladimir Guillen