교토 대학 연구원들은 몰리브덴 규화물이 초고온 연소 시스템에서 터빈 블레이드의 효율을 향상시킬 수 있다는 사실을 발견했습니다.

가스터빈은 발전소에서 전기를 생산하는 엔진이다. 연소 시스템의 작동 온도는 1600°C를 초과할 수 있습니다. 이러한 시스템에 사용되는 니켈 기반 터빈 블레이드는 200°C 낮은 온도에서 녹기 때문에 작동하려면 공냉식이 필요합니다. 용융 온도가 더 높은 재료로 만들어진 터빈 블레이드는 연료 소비량이 적고 CO2 배출량도 줄어듭니다.

일본 교토 대학의 재료 과학자들은 추가 삼원 원소가 있거나 없는 다양한 몰리브덴 규화물 구성의 특성을 조사했습니다.

이전 연구에 따르면 분말 야금으로 알려진 분말을 가압하고 가열하여 몰리브덴 규화물 기반 복합재를 제조하면 주변 온도에서 파손에 대한 저항성이 향상되었지만 재료 내에 이산화규소 층이 발달하여 고온 강도가 낮아진 것으로 나타났습니다.

교토 대학 팀은 용융 금속이 특정 방향으로 점진적으로 응고되는 "방향성 응고"라는 방법을 사용하여 몰리브덴 규화물 기반 재료를 제작했습니다.

연구팀은 제조 과정에서 몰리브덴 규화물 기반 복합재의 응고 속도를 조절하고, 복합재에 첨가되는 3원 원소의 양을 조절하면 균일한 소재를 형성할 수 있음을 발견했다.

생성된 재료는 1000°C 이상의 단축 압축 하에서 소성 변형을 시작합니다. 또한, 미세구조 미세화를 통해 소재의 고온강도가 증가합니다. 복합재에 탄탈륨을 첨가하는 것은 약 1400°C 온도에서 재료의 강도를 향상시키기 위해 바나듐, 니오븀 또는 텅스텐을 첨가하는 것보다 더 효과적입니다. 교토 대학 팀이 제작한 합금은 최신 니켈 기반 초합금 및 최근 개발된 초고온 구조 재료보다 고온에서 훨씬 더 강하다고 연구진은 첨단 재료 과학 기술 저널에 발표한 연구에서 보고했습니다.