Des chercheurs de l'Université de Kyoto ont découvert que les siliciures de molybdène peuvent améliorer l'efficacité des aubes de turbine dans les systèmes de combustion à très haute température.

Les turbines à gaz sont les moteurs qui produisent de l'électricité dans les centrales électriques. Les températures de fonctionnement de leurs systèmes de combustion peuvent dépasser 1 600 °C. Les aubes de turbine à base de nickel utilisées dans ces systèmes fondent à des températures inférieures de 200 °C et nécessitent donc un refroidissement par air pour fonctionner. Les aubes de turbine fabriquées à partir de matériaux ayant des températures de fusion plus élevées nécessiteraient moins de consommation de carburant et entraîneraient une diminution des émissions de CO2.

Les scientifiques des matériaux de l'Université japonaise de Kyoto ont étudié les propriétés de diverses compositions de siliciures de molybdène, avec et sans éléments ternaires supplémentaires.

Des recherches antérieures ont montré que la fabrication de composites à base de siliciure de molybdène en pressant et en chauffant leurs poudres – connue sous le nom de métallurgie des poudres – améliorait leur résistance à la fracturation à température ambiante mais réduisait leur résistance à haute température, en raison du développement de couches de dioxyde de silicium dans le matériau.

L'équipe de l'Université de Kyoto a fabriqué ses matériaux à base de siliciure de molybdène en utilisant une méthode connue sous le nom de « solidification directionnelle », dans laquelle le métal en fusion se solidifie progressivement dans une certaine direction.

L'équipe a découvert qu'un matériau homogène pouvait être formé en contrôlant le taux de solidification du composite à base de siliciure de molybdène pendant la fabrication et en ajustant la quantité d'élément ternaire ajoutée au composite.

Le matériau résultant commence à se déformer plastiquement sous compression uniaxiale au-dessus de 1 000 °C. En outre, la résistance du matériau à haute température augmente grâce au raffinement de la microstructure. L'ajout de tantale au composite est plus efficace que l'ajout de vanadium, de niobium ou de tungstène pour améliorer la résistance du matériau à des températures autour de 1 400 °C. Les alliages fabriqués par l'équipe de l'Université de Kyoto sont beaucoup plus résistants à haute température que les superalliages modernes à base de nickel ainsi que les matériaux structurels à ultra-haute température récemment développés, rapportent les chercheurs dans leur étude publiée dans la revue Science and Technology of Advanced Materials.