Изследователи от университета в Киото са открили, че молибденовите силициди могат да подобрят ефективността на турбинните лопатки в системи за изгаряне при свръхвисока температура.

Газовите турбини са двигателите, които генерират електричество в електроцентралите. Работните температури на техните горивни системи могат да надхвърлят 1600 °C. Турбинните лопатки на базата на никел, използвани в тези системи, се топят при температури с 200 °C по-ниски и следователно изискват въздушно охлаждане, за да функционират. Турбинните лопатки, изработени от материали с по-високи температури на топене, ще изискват по-малко разход на гориво и ще доведат до по-ниски емисии на CO2.

Учените по материали от японския университет в Киото изследваха свойствата на различни състави от молибденови силициди, със и без допълнителни троични елементи.

Предишни изследвания показаха, че производството на композити на основата на молибденов силицид чрез пресоване и нагряване на техните прахове – известно като прахова металургия – подобрява устойчивостта им на счупване при температура на околната среда, но намалява тяхната устойчивост при висока температура, поради развитието на слоеве от силициев диоксид в материала.

Екипът на университета в Киото изработи своите материали на базата на молибденов силицид, използвайки метод, известен като „насочено втвърдяване“, при който разтопеният метал прогресивно се втвърдява в определена посока.

Екипът установи, че може да се формира хомогенен материал чрез контролиране на скоростта на втвърдяване на композита на основата на молибденов силицид по време на производството и чрез регулиране на количеството на тройния елемент, добавен към композита.

Полученият материал започва да се деформира пластично при едноосно натиск над 1000 °C. Освен това устойчивостта на материала при висока температура се увеличава чрез усъвършенстване на микроструктурата. Добавянето на тантал към композита е по-ефективно от добавянето на ванадий, ниобий или волфрам за подобряване на здравината на материала при температури около 1400 °C. Сплавите, произведени от екипа на университета в Киото, са много по-здрави при високи температури от съвременните суперсплави на базата на никел, както и от наскоро разработените ултрависокотемпературни структурни материали, съобщават изследователите в своето проучване, публикувано в списание Science and Technology of Advanced Materials.