A Kiotói Egyetem kutatói azt találták, hogy a molibdén-szilicidek javíthatják a turbinalapátok hatékonyságát az ultramagas hőmérsékletű égési rendszerekben.

A gázturbinák azok a motorok, amelyek az erőművekben áramot termelnek. Égési rendszereik üzemi hőmérséklete meghaladhatja az 1600 °C-ot. Az ezekben a rendszerekben használt nikkel alapú turbinalapátok 200 °C-kal alacsonyabb hőmérsékleten megolvadnak, ezért működésükhöz léghűtés szükséges. A magasabb olvadási hőmérsékletű anyagokból készült turbinalapátok kevesebb üzemanyag-fogyasztást igényelnének, és alacsonyabb CO2-kibocsátást eredményeznének.

A japán Kiotói Egyetem anyagtudósai a molibdén-szilicidek különféle összetételeinek tulajdonságait vizsgálták, további háromkomponensű elemekkel vagy anélkül.

Korábbi kutatások kimutatták, hogy a molibdén-szilicid alapú kompozitok gyártása poruk préselésével és hevítésével – porkohászatként – javította környezeti hőmérsékleten a repedéssel szembeni ellenállásukat, de csökkentette a magas hőmérsékleti szilárdságukat az anyagon belüli szilícium-dioxid rétegek kialakulásának köszönhetően.

A Kiotói Egyetem csapata a molibdén-szilicid alapú anyagokat az „irányos megszilárdítás” néven ismert módszerrel állította elő, amelynek során az olvadt fém egy bizonyos irányban fokozatosan megszilárdul.

A csapat megállapította, hogy homogén anyagot lehet kialakítani a molibdén-szilicid alapú kompozit megszilárdulási sebességének szabályozásával a gyártás során, és a kompozithoz hozzáadott háromkomponensű elem mennyiségének beállításával.

A keletkező anyag 1000 °C feletti egytengelyű összenyomás hatására plasztikusan deformálódni kezd. Emellett az anyag magas hőmérsékletű szilárdsága a mikroszerkezet finomítása révén növekszik. A tantál hozzáadása a kompozithoz hatékonyabb, mint a vanádium, nióbium vagy volfrám hozzáadása az anyag szilárdságának javítására 1400 °C körüli hőmérsékleten. A Kiotói Egyetem csapata által gyártott ötvözetek magas hőmérsékleten sokkal erősebbek, mint a modern nikkel alapú szuperötvözetek, valamint a közelmúltban kifejlesztett ultramagas hőmérsékletű szerkezeti anyagok – számolnak be a kutatók a Science and Technology of Advanced Materials folyóiratban megjelent tanulmányukban.