Forskere ved Kyoto-universitetet har funnet ut at molybdensilicider kan forbedre effektiviteten til turbinblader i forbrenningssystemer med ultrahøy temperatur.

Gassturbiner er motorene som genererer elektrisitet i kraftverk. Driftstemperaturene til deres forbrenningssystemer kan overstige 1600 °C. De nikkelbaserte turbinbladene som brukes i disse systemene smelter ved temperaturer 200 °C lavere og krever derfor luftkjøling for å fungere. Turbinblader laget av materialer med høyere smeltetemperaturer vil kreve mindre drivstofforbruk og føre til lavere CO2-utslipp.

Materialforskere ved Kyoto-universitetet i Japan undersøkte egenskapene til ulike sammensetninger av molybdensilicider, med og uten ekstra ternære elementer.

Tidligere forskning viste at fremstilling av molybdensilisidbaserte kompositter ved å presse og varme opp pulveret deres – kjent som pulvermetallurgi – forbedret deres motstand mot brudd ved omgivelsestemperaturer, men reduserte deres høytemperaturstyrke på grunn av utviklingen av silisiumdioksidlag i materialet.

Kyoto University-teamet produserte sine molybdensilisidbaserte materialer ved å bruke en metode kjent som "retningsbestemt størkning", der smeltet metall gradvis størkner i en bestemt retning.

Teamet fant at et homogent materiale kunne dannes ved å kontrollere størkningshastigheten til den molybdensilisidbaserte kompositten under fremstilling og ved å justere mengden av det ternære elementet som tilsettes kompositten.

Det resulterende materialet begynner å deformeres plastisk under enakset kompresjon over 1000 °C. Dessuten øker materialets høytemperaturstyrke gjennom forfining av mikrostruktur. Å tilsette tantal til kompositten er mer effektivt enn å tilsette vanadium, niob eller wolfram for å forbedre styrken til materialet ved temperaturer rundt 1400 °C. Legeringene produsert av Kyoto University-teamet er mye sterkere ved høye temperaturer enn moderne nikkelbaserte superlegeringer samt nylig utviklede strukturelle materialer med ultrahøy temperatur, rapporterer forskerne i sin studie publisert i tidsskriftet Science and Technology of Advanced Materials.