Istraživači sa Sveučilišta Kyoto otkrili su da molibdenovi silicidi mogu poboljšati učinkovitost turbinskih lopatica u sustavima izgaranja na ultra visokim temperaturama.

Plinske turbine su motori koji proizvode električnu energiju u elektranama. Radne temperature njihovih sustava izgaranja mogu premašiti 1600 °C. Lopatice turbine na bazi nikla koje se koriste u ovim sustavima tope se na 200 °C nižim temperaturama i stoga im je potrebno hlađenje zrakom da bi funkcionirale. Lopatice turbine izrađene od materijala s višim temperaturama taljenja zahtijevale bi manju potrošnju goriva i dovele do nižih emisija CO2.

Znanstvenici za materijale na japanskom Sveučilištu Kyoto istraživali su svojstva različitih sastava molibdenovih silicida, sa i bez dodatnih ternarnih elemenata.

Prethodno istraživanje pokazalo je da je izrada kompozita na bazi molibdenovog silicida prešanjem i zagrijavanjem njihovih prahova – poznata kao metalurgija praha – poboljšala njihovu otpornost na lomljenje na sobnoj temperaturi, ali smanjila njihovu čvrstoću na visokim temperaturama, zbog razvoja slojeva silicijevog dioksida unutar materijala.

Tim Sveučilišta Kyoto izradio je svoje materijale na bazi molibdenovog silicida koristeći metodu poznatu kao "usmjereno skrućivanje", u kojoj se rastaljeni metal progresivno skrućuje u određenom smjeru.

Tim je otkrio da se homogeni materijal može formirati kontroliranjem brzine skrućivanja kompozita na bazi molibdenovog silicida tijekom izrade i podešavanjem količine ternarnog elementa dodanog kompozitu.

Rezultirajući materijal počinje se plastično deformirati pod jednoosnom kompresijom iznad 1000 °C. Također, visokotemperaturna čvrstoća materijala se povećava kroz usavršavanje mikrostrukture. Dodavanje tantala u kompozit učinkovitije je od dodavanja vanadija, niobija ili volframa za poboljšanje čvrstoće materijala na temperaturama oko 1400 °C. Legure koje je proizveo tim sa Sveučilišta Kyoto puno su jače na visokim temperaturama od modernih superlegura na bazi nikla, kao i od nedavno razvijenih strukturnih materijala za ultra visoke temperature, objavili su istraživači u svojoj studiji objavljenoj u časopisu Science and Technology of Advanced Materials.