Vědci z Kjótské univerzity zjistili, že silicidy molybdenu mohou zlepšit účinnost lopatek turbín v systémech spalování při ultravysokých teplotách.

Plynové turbíny jsou motory, které vyrábějí elektřinu v elektrárnách. Provozní teploty jejich spalovacích systémů mohou přesáhnout 1600 °C. Lopatky turbín na bázi niklu používané v těchto systémech se taví při teplotách o 200 °C nižších, a proto ke své funkci vyžadují chlazení vzduchem. Lopatky turbín vyrobené z materiálů s vyšší teplotou tání by vyžadovaly nižší spotřebu paliva a vedly by k nižším emisím CO2.

Materiáloví vědci na japonské Kjótské univerzitě zkoumali vlastnosti různých složení silicidů molybdenu s dalšími ternárními prvky a bez nich.

Předchozí výzkum ukázal, že výroba kompozitů na bázi silicidu molybdenu lisováním a zahříváním jejich prášků – známá jako prášková metalurgie – zlepšila jejich odolnost proti lámání při okolních teplotách, ale snížila jejich pevnost při vysokých teplotách v důsledku vývoje vrstev oxidu křemičitého v materiálu.

Tým Kjótské univerzity vyrobil své materiály na bázi silicidu molybdenu pomocí metody známé jako „směrové tuhnutí“, při které roztavený kov postupně tuhne v určitém směru.

Tým zjistil, že homogenní materiál lze vytvořit řízením rychlosti tuhnutí kompozitu na bázi silicidu molybdenu během výroby a úpravou množství ternárního prvku přidaného do kompozitu.

Výsledný materiál se při jednoosém stlačení nad 1000 °C začne plasticky deformovat. Pevnost materiálu za vysokých teplot se také zvyšuje zjemňováním mikrostruktury. Přidání tantalu do kompozitu je účinnější než přidání vanadu, niobu nebo wolframu pro zlepšení pevnosti materiálu při teplotách kolem 1400 °C. Slitiny vyrobené týmem Kjótské univerzity jsou mnohem pevnější při vysokých teplotách než moderní superslitiny na bázi niklu, stejně jako nedávno vyvinuté ultravysokoteplotní konstrukční materiály, uvádějí vědci ve své studii publikované v časopise Science and Technology of Advanced Materials.