Japanske forskere har identificeret et metal, der kan modstå konstant tryk ved ultrahøje temperaturer. Dette åbner muligheder for nye udviklinger inden for jetmotorer og gasturbiner til kraftproduktion.
Den første undersøgelse af sin art, der er offentliggjort i Scientific Reports, beskriver en legering baseret på titaniumcarbid (TiC) og doteret molybdæn-siliciumbor (Mo-Si-B) eller MoSiBTiC, hvis styrke ved høj temperatur blev bestemt ved konstant eksponering ved temperaturer fra 1400 ° C til 1600 ° C
”Vores eksperimenter viser, at MoSiBTiC er utroligt stærk sammenlignet med de avancerede single-chip nikkel-superlegeringer, der ofte bruges i varme rum i varmemotorer som jetmotorer og gasturbiner til kraftproduktion,” sagde hovedforfatter professor Kyosuke Yoshimi fra Tohoku University Graduate School of Engineering. … "Dette arbejde antyder, at MoSiBTiC, som et højtemperaturmateriale uden for det nikkelbaserede superlegeringsområde, er en lovende kandidat til denne anvendelse."
Yoshimi og hans kolleger rapporterede om flere egenskaber, der indikerer, at legeringen kan modstå destruktive kræfter ved ultrahøje temperaturer uden deformation. De observerede også legeringens opførsel, når de blev udsat for stigende kræfter, da revner begyndte at dannes og vokse i den, indtil den til sidst brød.
Tredimensionel struktur i den første generation af MoSiBTiC-legering.
Varmemotorernes effektivitet er nøglen til den fremtidige udvinding af energi fra fossile brændstoffer og dens yderligere omdannelse til elektricitet og fremdrift. Forbedring af deres funktionalitet kan bestemme, hvor effektivt vi konverterer energi. Krypning - Materialets evne til at modstå eksponering for ultrahøje temperaturer er en vigtig faktor, da forhøjede temperaturer og tryk forårsager deformation. At forstå materialekryp kan hjælpe ingeniører med at designe effektive varmemotorer, der kan modstå ekstreme temperaturforhold.
Forskerne testede legeringskryp i 400 timer ved tryk fra 100 til 300 MPa. Alle eksperimenter blev udført på en computerstyret testopsætning under vakuum for at forhindre materialeoxidation og fugtindtrængning, hvilket kunne forårsage at der dannes rust på legeringen.
Undersøgelsen siger, at legeringen oplever mere forlængelse, når påvirkningen reduceres. Forskere forklarer, at denne adfærd tidligere kun blev observeret i superplastiske materialer, der kan modstå for tidlig fiasko.
Salgsfremmende video:
Disse detektioner er et vigtigt tegn for MoSiBTiC's brug i systemer, der arbejder ved ekstremt høje temperaturer, såsom energikonversionssystemer i biler, fremdrivningssystemer og fremdrivningssystemer inden for luftfart og raketvidenskab. Forskerne rapporterer, at de endnu ikke har foretaget flere yderligere mikrostrukturelle analyser for fuldt ud at forstå legeringens mekanik og dens evne til at komme sig efter høje tryk ved høje temperaturer.
”Vores ultimative mål er at opfinde et innovativt ultrahøjt temperaturmateriale, der bedre end nikkelbaserede superlegeringer og erstatte højtryksmølleblade lavet af nikkel superlegeringer med nye ultrahøjtemperaturturbinknive,” siger Yoshimi.”Derfor skal vi forbedre MoSiBTiCs oxidationsmodstand ved at udvikle en legering uden at skade dens ekstraordinære mekaniske egenskaber. Og dette er en vanskelig opgave."
Vladimir Guillen