Tugevamad turbiini labad molübdeensilitsiididega

Kyoto ülikooli teadlased on leidnud, et molübdeensilitsiidid võivad parandada turbiini labade efektiivsust ülikõrge temperatuuriga põlemissüsteemides.

Gaasiturbiinid on mootorid, mis toodavad elektrijaamades elektrit. Nende põlemissüsteemide töötemperatuurid võivad ületada 1600 °C. Nendes süsteemides kasutatavad niklipõhised turbiinilabad sulavad 200 °C madalamal temperatuuril ja vajavad seetõttu töötamiseks õhkjahutust. Kõrgema sulamistemperatuuriga materjalidest valmistatud turbiinilabad nõuaksid vähem kütusekulu ja vähendaksid CO2 heitkoguseid.

Jaapani Kyoto ülikooli materjaliteadlased uurisid erinevate molübdeensilitsiidide koostiste omadusi koos ja ilma täiendavate kolmekomponentsete elementidega.

Varasemad uuringud näitasid, et molübdeensilitsiidil põhinevate komposiitide valmistamine nende pulbrite pressimise ja kuumutamise teel (tuntud kui pulbermetallurgia) parandas nende vastupidavust murdumisele ümbritseva õhu temperatuuril, kuid vähendas nende tugevust kõrgel temperatuuril, kuna materjalis tekkisid ränidioksiidi kihid.

Kyoto ülikooli meeskond valmistas oma molübdeensilitsiidil põhinevad materjalid meetodil, mida tuntakse kui "suunalist tahkumist", mille käigus sulametall tahkub järk-järgult teatud suunas.

Meeskond leidis, et homogeense materjali saab moodustada, kontrollides valmistamise ajal molübdeensilitsiidil põhineva komposiidi tahkestumise kiirust ja kohandades komposiidile lisatud kolmekomponentse elemendi kogust.

Saadud materjal hakkab plastiliselt deformeeruma üheteljelise kokkusurumise korral üle 1000 °C. Samuti suureneb materjali tugevus kõrgel temperatuuril tänu mikrostruktuuri täiustamisele. Tantaali lisamine komposiidile on efektiivsem kui vanaadiumi, nioobiumi või volframi lisamine materjali tugevuse parandamiseks temperatuuril umbes 1400 °C. Kyoto ülikooli meeskonna valmistatud sulamid on kõrgetel temperatuuridel palju tugevamad kui kaasaegsed niklipõhised supersulamid ja hiljuti välja töötatud ülikõrge temperatuuriga konstruktsioonimaterjalid, teatavad teadlased ajakirjas Science and Technology of Advanced Materials avaldatud uuringus.


Postitusaeg: 26. detsember 2019