Japonskí vedci identifikovali kov, ktorý pri extrémne vysokých teplotách vydrží konštantný tlak. To otvára príležitosti pre nový vývoj v oblasti prúdových motorov a plynových turbín na výrobu energie.
Prvá štúdia tohto druhu, publikovaná vo vedeckých správach, opisuje zliatinu na báze karbidu titánu (TiC) a dopovaného molybdén-kremík-bór (Mo-Si-B) alebo MoSiBTiC, ktorého pevnosť pri vysokej teplote bola stanovená stálou expozíciou pri teplotách od 1400 ° C až 1600 ° C
"Naše experimenty ukazujú, že MoSiBTiC je neuveriteľne silný v porovnaní s pokročilými jednočipovými superzliatinami niklu, ktoré sa často používajú v horúcich priestoroch v tepelných motoroch, ako sú prúdové motory a plynové turbíny, na výrobu energie," uviedol hlavný autor profesor Kyosuke Yoshimi z Tohoku University of Engineering Engineering Engineering. … „Táto práca naznačuje, že MoSiBTiC, ktorý je vysokoteplotným materiálom mimo rozsahu niklovej superzliatiny, je sľubným kandidátom na túto aplikáciu.“
Yoshimi a jeho kolegovia uviedli niekoľko vlastností, čo naznačuje, že zliatina dokáže odolávať deštruktívnym silám pri extrémne vysokých teplotách bez deformácie. Pozorovali tiež správanie zliatiny, keď boli vystavené rastúcim silám, keď sa v nej začali tvoriť trhliny a rástli, až kým sa nakoniec nerozbila.
Trojrozmerná štruktúra prvej generácie zliatiny MoSiBTiC.
Účinnosť tepelných motorov je kľúčom k budúcej ťažbe energie z fosílnych palív a k jej ďalšej premene na elektrickú energiu a pohon. Zlepšenie ich funkcie môže určiť, ako efektívne prevádzame energiu. Creep - Schopnosť materiálu odolávať vystaveniu veľmi vysokým teplotám je dôležitým faktorom, pretože zvýšené teploty a tlaky spôsobujú deformácie. Pochopenie dotvarovania materiálu môže pomôcť inžinierom navrhnúť efektívne tepelné motory, ktoré vydržia extrémne teplotné podmienky.
Vedci testovali zliatinové tečenie 400 hodín pri tlakoch od 100 do 300 MPa. Všetky experimenty sa uskutočňovali na počítačom riadenom testovacom zariadení vo vákuu, aby sa zabránilo oxidácii materiálu a prenikaniu vlhkosti, čo by mohlo spôsobiť tvorbu hrdze na zliatine.
Štúdia tvrdí, že zliatina pociťuje väčšie predlžovanie pri znižovaní nárazu. Vedci vysvetľujú, že toto správanie sa predtým pozorovalo iba v superplastických materiáloch, ktoré vydržia predčasné zlyhanie.
Propagačné video:
Tieto detekcie sú dôležitým znakom použitia MoSiBTiC v systémoch pracujúcich pri extrémne vysokých teplotách, ako sú systémy premeny energie v automobiloch, propulzné systémy a propulzné systémy v letectve a raketovej vede. Vedci tvrdia, že ešte musia vykonať niekoľko ďalších mikroštrukturálnych analýz, aby úplne pochopili mechaniku zliatiny a jej schopnosť zotaviť sa z vysokých tlakov pri vysokých teplotách.
„Našim konečným cieľom je vynaliezať inovatívny materiál s veľmi vysokou teplotou, ktorý prevyšuje superzliatiny na báze niklu a nahrádza vysokotlakové lopatky turbín vyrobené z niklových superslitín novými lopatkami s ultra vysokoteplotnými turbínami,“hovorí Yoshimi. „Preto musíme ďalej zlepšovať odolnosť MoSiBTiC proti oxidácii vývojom zliatiny bez toho, aby sme narušili jej výnimočné mechanické vlastnosti. A to je náročná úloha. ““
Vladimir Guillen