Japanski znanstvenici identificirali su metal koji može podnijeti konstantan pritisak pri ultra visokim temperaturama. Ovo otvara mogućnosti za nova dostignuća u području mlaznih motora i plinskih turbina za proizvodnju energije.
Prvo takvo istraživanje, objavljeno u časopisu Scientific Reports, opisuje leguru na bazi titanijum-karbida (TiC) i dopiranog molibdena-silicijuma-bora (Mo-Si-B), ili MoSiBTiC, čija je visoka temperaturna čvrstoća određena stalnim izlaganjem na temperaturama od 1400 ° C do 1600 ° C.
"Naši eksperimenti pokazuju da je MoSiBTiC nevjerojatno jak u usporedbi s naprednim nikl niklama super-legura koje se često koriste u vrućim odjeljcima u toplinskim motorima kao što su mlazni motori i plinske turbine za proizvodnju energije", rekao je glavni autor profesora Kyosuke Yoshimi sa Tehničke fakultete Sveučilišta Tohoku. … "Ovo djelo sugerira da je MoSiBTiC, kao visokotemperaturni materijal izvan raspona super-legure na bazi nikla, obećavajući kandidat za ovu primjenu."
Yoshimi i njegovi kolege izvijestili su o nekoliko svojstava koja su ukazivala na to da legura može podnijeti razorne sile na ultra-visokim temperaturama bez deformacija. Oni su također promatrali ponašanje legure kada su bili izloženi sve većim silama, kada su se pukotine počele stvarati i rasti u njoj, sve dok se na kraju nije razbio.
Trodimenzionalna struktura prve generacije MoSiBTiC legure.
Učinkovitost toplinskih motora ključ je budućeg vađenja energije iz fosilnih goriva i daljnjeg pretvaranja u električnu energiju i pogon. Poboljšanje njihove funkcionalnosti može odrediti koliko učinkovito pretvaramo energiju. Puzanje - Sposobnost materijala da izdrži izloženost ultra visokim temperaturama važan je čimbenik jer povišena temperatura i pritisci uzrokuju deformaciju. Razumijevanje puzanja materijala može pomoći inženjerima da dizajniraju učinkovite toplinske motore koji mogu podnijeti ekstremne temperaturne uvjete.
Istraživači su testirali puzanje legure 400 sati pri pritiscima od 100 do 300 MPa. Svi su pokusi izvedeni na računalno upravljanoj instalaciji ispitivanja pod vakuumom kako bi se spriječilo oksidacija materijala i prodiranje vlage, što bi moglo uzrokovati formiranje hrđe na leguri.
U studiji se navodi da legura doživljava veće produženje, jer je utjecaj smanjen. Znanstvenici objašnjavaju da je takvo ponašanje ranije primijećeno samo u superplastičnim materijalima koji mogu izdržati prijevremeni neuspjeh.
Promotivni video:
Ove su detekcije važan znak za upotrebu MoSiBTiC-a u sustavima koji rade na ekstremno visokim temperaturama, poput sustava za pretvaranje energije u automobile, pogonskih sustava i pogonskih sustava u znanosti zrakoplovstva i raketa. Istraživači navode da još nisu obavili nekoliko dodatnih mikrostrukturnih analiza kako bi u potpunosti razumjeli mehaniku legure i njezinu sposobnost oporavka od visokog tlaka pri visokim temperaturama.
"Naš krajnji cilj je izumiti inovativan materijal visokih temperatura koji nadmašuje super-legure na bazi nikla i zamijeniti lopatice turbina visokog pritiska izrađene od nikalnih super-legura novim turbinama s ultra-visokim temperaturama", kaže Yoshimi. „Stoga moramo dodatno poboljšati oksidacijsku otpornost MoSiBTiC razvijanjem legure bez oštećenja njegovih izuzetnih mehaničkih svojstava. A to je težak zadatak."
Vladimir Guillen