Japanilaiset tutkijat ovat tunnistaneet metallin, joka kestää vakiopaineen erittäin korkeissa lämpötiloissa. Tämä avaa mahdollisuuksia uudelle kehitykselle suihkumoottoreiden ja sähköntuotannon kaasuturbiinien alalla.
Ensimmäisessä laatuaan olevassa tutkimuksessa, joka on julkaistu tieteellisissä raporteissa, kuvataan titaanikarbidiin (TiC) ja seostettuun molybdeeni-piibooriin (Mo-Si-B) tai MoSiBTiC perustuva seos, jonka korkean lämpötilan lujuus määritettiin jatkuvalla altistumisella lämpötiloissa 1400 ° C. C - 1600 ° C.
"Kokeilumme osoittavat, että MoSiBTiC on uskomattoman vahva verrattuna edistyneisiin yhden sirun nikkeli-superseoksiin, joita käytetään usein lämpömoottoreiden kuumissa osastoissa, kuten suihkumoottoreissa ja kaasuturbiineissa sähköntuotantoa varten", sanoi johtava kirjailijaprofessori Kyosuke Yoshimi Tohoku-yliopiston teknillisestä korkeakoulusta. … "Tämä työ viittaa siihen, että MoSiBTiC on lupaava ehdokas tähän sovellukseen, koska se on korkean lämpötilan materiaali nikkelipohjaisen superseosalueen ulkopuolella."
Yoshimi ja hänen kollegansa kertoivat useista ominaisuuksista, jotka osoittavat, että seos kestää tuhovoimia erittäin korkeissa lämpötiloissa ilman muodonmuutoksia. He havaitsivat myös lejeeringin käyttäytymistä alttiina kasvaville voimille, kun siihen halkeamia alkoi muodostua ja kasvaa, kunnes se lopulta murtui.
Ensimmäisen sukupolven MoSiBTiC-lejeeringin kolmiulotteinen rakenne.
Lämpömoottorien hyötysuhde on avain tulevaisuuden energian uuttamiseen fossiilisista polttoaineista ja sen muuntamiseksi edelleen sähköksi ja käyttövoimaksi. Niiden toiminnallisuuden parantaminen voi määrittää, kuinka tehokkaasti muuntamme energiaa. Creep - Materiaalin kyky kestää altistumista erittäin korkeille lämpötiloille on tärkeä tekijä, koska kohonneet lämpötilat ja paineet aiheuttavat muodonmuutoksia. Materiaalin virityksen ymmärtäminen voi auttaa insinöörejä suunnittelemaan tehokkaita lämpömoottoreita, jotka kestävät äärimmäiset lämpötilaolosuhteet.
Tutkijat kokeilivat lejeeringin virumista 400 tunnin ajan paineessa 100-300 MPa. Kaikki kokeet suoritettiin tietokoneohjatulla testilaitteistolla tyhjiössä materiaalin hapettumisen ja kosteuden tunkeutumisen estämiseksi, mikä voi aiheuttaa ruosteen muodostumista seokselle.
Tutkimuksen mukaan metalliseos kokee enemmän venymistä, kun isku vähenee. Tutkijat selittävät, että tätä käyttäytymistä havaittiin aikaisemmin vain superplastisissa materiaaleissa, jotka kestävät ennenaikaisen vian.
Mainosvideo:
Nämä havainnot ovat tärkeä merkki MoSiBTiC: n käytölle järjestelmissä, jotka toimivat erittäin korkeissa lämpötiloissa, kuten autojen energianmuuntamisjärjestelmät, propulsiojärjestelmät ja propulsiojärjestelmät ilmailu- ja rakettotieteissä. Tutkijoiden mukaan heidän ei ole vielä suoritettu useita ylimääräisiä mikrorakenneanalyyseja ymmärtääksesi kokonaan seoksen mekaniikkaa ja sen kykyä toipua korkeista paineista korkeissa lämpötiloissa.
"Päätavoitteemme on keksitä innovatiivinen erittäin korkean lämpötilan materiaali, joka ylittää nikkelipohjaiset superseokset ja korvata nikkelin superseoksista valmistetut korkeapaineiset turbiiniterät uusilla erittäin korkean lämpötilan turbiinisiiveillä", Yoshimi sanoo. Siksi meidän on edelleen parannettava MoSiBTiC: n hapettumiskestävyyttä kehittämällä seosta vahingoittamatta sen poikkeuksellisia mekaanisia ominaisuuksia. Ja tämä on vaikea tehtävä."
Vladimir Guillen