Japonski znanstveniki so identificirali kovino, ki lahko vzdrži stalen pritisk pri ultra visokih temperaturah. To odpira možnosti za nov razvoj na področju reaktivnih motorjev in plinskih turbin za proizvodnjo energije.
Prva tovrstna študija, objavljena v znanstvenih poročilih, opisuje zlitino na osnovi titanovega karbida (TiC) in dopiranega molibdena-silicija-bora (Mo-Si-B) ali MoSiBTiC, katere visokotemperaturna trdnost je bila določena s konstantno izpostavljenostjo pri temperaturah od 1400 ° C do 1600 ° C.
"Naši poskusi kažejo, da je MoSiBTiC neverjetno močan v primerjavi z naprednimi nikeljimi superzlitinami z enim čipom, ki se pogosto uporabljajo v vročih prostorih v toplotnih motorjih, kot so reaktorji in plinske turbine za proizvodnjo električne energije," je dejal glavni avtor profesor Kyosuke Yoshimi z Visoke šole za tehnično univerzo na Tohoku. … "To delo kaže, da je MoSiBTiC kot visokotemperaturni material zunaj nikljevega nabora superalgij, obetaven kandidat za to uporabo."
Yoshimi in njegovi sodelavci so poročali o več lastnostih, ki kažejo, da lahko zlitina zdrži uničevalne sile pri ultra visokih temperaturah brez deformacije. Opazovali so tudi obnašanje zlitine, ko so bili podvrženi naraščajočim silam, ko so se v njej začele oblikovati in rasti, dokler se na koncu ne zlomi.
Tridimenzionalna struktura prve generacije zlitine MoSiBTiC.
Učinkovitost toplotnih motorjev je ključna za prihodnjo črpanje energije iz fosilnih goriv in njeno nadaljnjo pretvorbo v električno energijo in pogon. Izboljšanje njihove funkcionalnosti lahko določa, kako učinkovito pretvorimo energijo. Lezenje - Sposobnost materiala, da zdrži izpostavljenost ultra visokim temperaturam, je pomemben dejavnik, saj povišane temperature in tlaki povzročajo deformacijo. Razumevanje lezenja materiala lahko inženirjem pomaga pri načrtovanju učinkovitih toplotnih motorjev, ki zdržijo ekstremne temperaturne pogoje.
Raziskovalci so 400 ur testirali lezenje zlitine pri tlakih od 100 do 300 MPa. Vsi poskusi so bili izvedeni na računalniško vodeni preskusni napravi pod vakuumom, da se prepreči oksidacija materiala in vdor vlage, kar bi lahko povzročilo rjo na zlitini.
Študija pravi, da ima zlitina večje raztezke, saj se vpliv zmanjša. Znanstveniki pojasnjujejo, da so to vedenje prej opazovali le v superplastičnih materialih, ki lahko prenesejo prezgodnjo odpoved.
Promocijski video:
Te zaznave so pomemben znak za uporabo MoSiBTiC v sistemih, ki delujejo pri izjemno visokih temperaturah, kot so sistemi za pretvorbo energije v avtomobilih, pogonski sistemi in pogonski sistemi v letalstvu in raketni znanosti. Raziskovalci poročajo, da še niso opravili več dodatnih mikrostrukturnih analiz, da bi v celoti razumeli mehaniko zlitine in njeno sposobnost, da se obnavlja od visokih tlakov pri visokih temperaturah.
"Naš končni cilj je izumiti inovativen ultra-visokotemperaturni material, ki bo prekašal super-zlitine na osnovi niklja in nadomestil visokotlačne turbinske lopatice, izdelane iz nikljevih super-zlitin, z novimi ultra-temperaturnimi rezili turbine," pravi Yoshimi. „Zato moramo še izboljšati oksidacijsko odpornost MoSiBTiC z razvojem zlitine, ne da bi pri tem poškodovali njene izjemne mehanske lastnosti. In to je težka naloga."
Vladimir Guillen