Kioton yliopiston tutkijat ovat havainneet, että molybdeenisilikidit voivat parantaa turbiinien siipien tehokkuutta erittäin korkean lämpötilan polttojärjestelmissä.

Kaasuturbiinit ovat moottoreita, jotka tuottavat sähköä voimalaitoksissa. Niiden polttojärjestelmien käyttölämpötilat voivat ylittää 1600 °C. Näissä järjestelmissä käytetyt nikkelipohjaiset turbiinin siivet sulavat 200 °C alemmissa lämpötiloissa ja vaativat siten ilmajäähdytystä toimiakseen. Korkeamman sulamislämpötilan materiaaleista valmistetut turbiinien siivet vaatisivat vähemmän polttoaineen kulutusta ja vähentäisivät CO2-päästöjä.

Japanilaisen Kioton yliopiston materiaalitutkijat tutkivat molybdeenisilikidien eri koostumusten ominaisuuksia, joissa oli ja ei ole ylimääräisiä kolmikomponentteja.

Aiemmat tutkimukset osoittivat, että molybdeenisilikidipohjaisten komposiittien valmistus puristamalla ja kuumentamalla niiden jauheita – tunnetaan jauhemetallurgiana – paransi niiden murtumiskestävyyttä ympäristön lämpötiloissa, mutta heikensi niiden lujuutta korkeissa lämpötiloissa, koska materiaalin sisällä oli piidioksidikerroksia.

Kioton yliopiston tiimi valmisti molybdeenisilikidipohjaisia ​​materiaalejaan käyttämällä "suuntautunutta kiinteytymistä", jossa sula metalli jähmettyy asteittain tiettyyn suuntaan.

Ryhmä havaitsi, että homogeeninen materiaali voidaan muodostaa säätelemällä molybdeenisilikidipohjaisen komposiitin jähmettymisnopeutta valmistuksen aikana ja säätämällä komposiittiin lisätyn kolmikomponentin määrää.

Tuloksena oleva materiaali alkaa muuttaa muotoaan plastisesti yksiakselisessa puristuksessa yli 1000 °C:ssa. Myös materiaalin lujuus korkeissa lämpötiloissa kasvaa mikrorakenteen hienostuessa. Tantaalin lisääminen komposiittiin on tehokkaampaa kuin vanadiinin, niobiumin tai volframin lisääminen materiaalin lujuuden parantamiseksi noin 1400 °C:n lämpötiloissa. Kioton yliopiston tiimin valmistamat seokset ovat paljon vahvempia korkeissa lämpötiloissa kuin nykyaikaiset nikkelipohjaiset superseokset sekä äskettäin kehitetyt erittäin korkean lämpötilan rakennemateriaalit, tutkijat raportoivat Science and Technology of Advanced Materials -lehdessä julkaistussa tutkimuksessaan.