Jaapani teadlased on tuvastanud metalli, mis talub ülikõrgetel temperatuuridel pidevat rõhku. See avab võimalused uuteks arenguteks elektritootmiseks mõeldud reaktiivmootorite ja gaasiturbiinide valdkonnas.
Esimeses omataolises uuringus, mis avaldati ajakirjas Scientific Reports, kirjeldatakse titaankarbiidil (TiC) ja legeeritud molübdeen-ränibooril (Mo-Si-B) või MoSiBTiC põhinevat sulamit, mille tugevus kõrgel temperatuuril määrati pideva kokkupuutega temperatuuril 1400 ° C. C kuni 1600 ° C.
„Meie katsed näitavad, et MoSiBTiC on uskumatult tugev võrreldes täiustatud ühekiibiliste nikkel-supersulamitega, mida kasutatakse sageli soojusmootorite kuumades sektsioonides, näiteks reaktiivmootorites ja energia tootmiseks mõeldud gaasiturbiinides,“ütles Tohoku ülikooli tehnikakõrgkooli juhtivdoktor professor Kyosuke Yoshimi. … "See töö viitab sellele, et MoSiBTiC on kõrge temperatuuriga materjal, mis asub väljaspool niklipõhist supersulamite vahemikku, selle rakenduse jaoks paljutõotav kandidaat."
Yoshimi ja tema kolleegid teatasid mitmest omadusest, mis viitab sellele, et sulam talub hävitavaid jõude ülikõrgetel temperatuuridel ilma deformatsioonita. Samuti täheldasid nad sulami käitumist suurenevate jõudude mõjul, kui selles hakkasid moodustuma praod ja kasvama, kuni see lõpuks purunes.
Esimese põlvkonna MoSiBTiC sulami kolmemõõtmeline struktuur.
Soojusmootorite tõhusus on võti tulevikus fossiilkütustest energia ammutamiseks ja edasiseks muundamiseks elektriks ja jõuseadmeks. Nende funktsionaalsuse parandamine võib määrata, kui tõhusalt me energiat muundame. Creep - materjali võime taluda ülikõrge temperatuuriga kokkupuudet on oluline tegur, kuna kõrge temperatuur ja rõhk põhjustavad deformatsiooni. Materjalijõust aru saamine võib aidata inseneridel kujundada tõhusaid soojusmootoreid, mis taluvad äärmuslikke temperatuuritingimusi.
Teadlased katsetasid sulami roomavust 400 tundi rõhul 100-300 MPa. Kõik katsed viidi läbi arvuti abil juhitavas testimisseadmes vaakumis, et vältida materjali oksüdeerumist ja niiskuse sissepääsu, mis võib põhjustada sulamil rooste teket.
Uuring ütleb, et sulami koormused vähenevad, kuna löök väheneb. Teadlased selgitavad, et seda käitumist täheldati varem ainult üliplastilistes materjalides, mis taluvad enneaegset ebaõnnestumist.
Reklaamvideo:
Need tuvastused on oluline märk MoSiBTiC kasutamisel süsteemides, mis töötavad eriti kõrgetel temperatuuridel, näiteks autode energiamuundussüsteemid, tõukejõusüsteemid ja tõukejõusüsteemid lennunduses ja raketiteaduses. Teadlaste sõnul on nad veel teinud mitu täiendavat mikrostruktuurianalüüsi, et mõista täielikult sulami mehaanikat ja selle võimet kõrgetel rõhkudel kõrgetel temperatuuridel taastuda.
"Meie lõppeesmärk on leiutada innovaatiline ülikõrge temperatuuriga materjal, mis ületaks nikli baasil valmistatud supersulamid ja asendada nikli supersulamitest valmistatud kõrgsurveterad uute ülikergete turbiinide labadega," ütleb Yoshimi. „Seetõttu peame veelgi parandama MoSiBTiC oksüdatsioonikindlust, arendades sulami, kahjustamata selle erakorralisi mehaanilisi omadusi. Ja see on keeruline ülesanne."
Vladimir Guillen