Istraživači sa Univerziteta Kjoto otkrili su da silicidi molibdena mogu poboljšati efikasnost lopatica turbina u sistemima sagorevanja na ultravisokim temperaturama.

Plinske turbine su motori koji proizvode električnu energiju u elektranama. Radne temperature njihovih sistema sagorevanja mogu da pređu 1600 °C. Lopatice turbine na bazi nikla koje se koriste u ovim sistemima tope se na temperaturama nižim za 200 °C i stoga zahtijevaju hlađenje zrakom da bi funkcionirale. Lopatice turbine napravljene od materijala s višom temperaturom topljenja zahtijevale bi manju potrošnju goriva i dovele do niže emisije CO2.

Naučnici za materijale na japanskom Univerzitetu Kjoto istraživali su svojstva različitih sastava silicida molibdena, sa i bez dodatnih trojnih elemenata.

Prethodna istraživanja su pokazala da je proizvodnja kompozita na bazi molibden silicida presovanjem i zagrijavanjem njihovih prahova – poznata kao metalurgija praha – poboljšala njihovu otpornost na lomljenje na temperaturama okoline, ali smanjila njihovu čvrstoću na visokim temperaturama, zbog razvoja slojeva silicijum dioksida unutar materijala.

Tim Univerziteta Kjoto proizveo je svoje materijale na bazi silicida molibdena koristeći metodu poznatu kao "usmjereno skrućivanje", u kojoj se rastopljeni metal progresivno stvrdnjava u određenom smjeru.

Tim je otkrio da se homogeni materijal može formirati kontrolisanjem brzine očvršćavanja kompozita na bazi molibden-silicida tokom proizvodnje i podešavanjem količine trojnog elementa dodanog kompozitu.

Dobiveni materijal počinje plastično deformirati pod jednoosno kompresijom iznad 1000 °C. Također, visokotemperaturna čvrstoća materijala povećava se prečišćavanjem mikrostrukture. Dodavanje tantala kompozitu je efikasnije od dodavanja vanadijuma, niobija ili volframa za poboljšanje čvrstoće materijala na temperaturama oko 1400 °C. Legure koje je proizveo tim Univerziteta u Kjotu mnogo su jače na visokim temperaturama od modernih superlegura na bazi nikla, kao i nedavno razvijenih strukturnih materijala na ultravisokim temperaturama, izvještavaju istraživači u svojoj studiji objavljenoj u časopisu Science and Technology of Advanced Materials.