Японски учени са идентифицирали метал, който може да издържи постоянно налягане при ултрависоки температури. Това отваря възможности за нови разработки в областта на реактивните двигатели и газовите турбини за производство на енергия.
Първото подобно проучване, публикувано в Scientific Reports, описва сплав на базата на титанов карбид (TiC) и легиран молибден-силиций-бор (Mo-Si-B), или MoSiBTiC, чиято високотемпературна якост се определя при постоянно излагане при температури от 1400 ° С до 1600 ° С.
„Нашите експерименти показват, че MoSiBTiC е невероятно силен в сравнение с усъвършенстваните никелови никелови супер-сплави, често използвани в горещи отделения в топлинни двигатели като реактивни двигатели и газови турбини за производство на електроенергия“, казва водещият автор професор Кьосуке Йошими от Университета в Тохоку. … „Тази работа предполага, че MoSiBTiC, като високотемпературен материал извън обхвата на никел на базата на свръхлей, е обещаващ кандидат за това приложение.“
Йошими и неговите колеги съобщават за няколко свойства, показващи, че сплавта може да издържи разрушителните сили при ултрависоки температури без деформация. Те също наблюдават поведението на сплавта, когато са подложени на нарастващи сили, когато в нея започват да се образуват и растат пукнатини, докато в крайна сметка тя не се разруши.
Триизмерна структура на първото поколение сплав MoSiBTiC.
Ефективността на топлинните двигатели е ключът към бъдещото извличане на енергия от изкопаеми горива и по-нататъшното му превръщане в електричество и задвижване. Подобряването на тяхната функционалност може да определи колко ефективно преобразуваме енергия. Пълзене - Способността на материала да издържа на излагане на ултрависоки температури е важен фактор, тъй като повишените температури и налягания причиняват деформация. Разбирането на пълзенето на материала може да помогне на инженерите да проектират ефективни топлинни двигатели, които да издържат на екстремни температурни условия.
Изследователите тествали пълзенето на сплавта в продължение на 400 часа при налягане от 100 до 300 МРа. Всички експерименти се извършват на компютърно контролирана тестова инсталация под вакуум, за да се предотврати окисляването на материала и навлизането на влага, което може да причини образуване на ръжда върху сплавта.
Изследването казва, че сплавът изпитва повече удължение, тъй като ударът е намален. Учените обясняват, че това поведение преди това е било наблюдавано само в суперпластични материали, които могат да издържат на преждевременна повреда.
Промоционално видео:
Тези открития са важен знак за използването на MoSiBTiC в системи, работещи при изключително високи температури, като например системи за преобразуване на енергия в автомобили, задвижващи системи и задвижващи системи в авиацията и ракетната наука. Изследователите съобщават, че тепърва ще извършват няколко допълнителни микроструктурни анализа, за да разберат напълно механиката на сплавта и способността й да се възстановява от високо налягане при високи температури.
„Крайната ни цел е да измислим иновативен свръхвисокотемпературен материал, който да превъзхожда свръхплавите на базата на никел и да замени турбинните лопатки с високо налягане, направени от никелови суперпетроли, с нови свръхвисоки температури на лопатките на турбината“, казва Йошими. „Следователно трябва да подобрим допълнително окислителната устойчивост на MoSiBTiC, като разработваме сплав, без да увреждаме нейните изключителни механични свойства. И това е трудна задача."
Владимир Гилен