Pesquisadores da Universidade de Kyoto descobriram que os silicietos de molibdênio podem melhorar a eficiência das pás das turbinas em sistemas de combustão em temperaturas ultra-altas.

Turbinas a gás são os motores que geram eletricidade nas usinas. As temperaturas de funcionamento dos seus sistemas de combustão podem exceder 1600 °C. As pás da turbina à base de níquel usadas nesses sistemas derretem a temperaturas 200 °C mais baixas e, portanto, requerem resfriamento a ar para funcionar. As pás das turbinas feitas de materiais com temperaturas de fusão mais elevadas exigiriam menos consumo de combustível e levariam a menores emissões de CO2.

Cientistas de materiais da Universidade de Kyoto, no Japão, investigaram as propriedades de várias composições de silicietos de molibdênio, com e sem elementos ternários adicionais.

Pesquisas anteriores mostraram que a fabricação de compósitos à base de siliceto de molibdênio por prensagem e aquecimento de seus pós – conhecida como metalurgia do pó – melhorou sua resistência à fratura em temperaturas ambientes, mas reduziu sua resistência a altas temperaturas, devido ao desenvolvimento de camadas de dióxido de silício dentro do material.

A equipe da Universidade de Kyoto fabricou seus materiais à base de siliceto de molibdênio usando um método conhecido como “solidificação direcional”, no qual o metal fundido solidifica progressivamente em uma determinada direção.

A equipe descobriu que um material homogêneo poderia ser formado controlando a taxa de solidificação do compósito à base de siliceto de molibdênio durante a fabricação e ajustando a quantidade do elemento ternário adicionado ao compósito.

O material resultante começa a deformar-se plasticamente sob compressão uniaxial acima de 1000 °C. Além disso, a resistência do material a altas temperaturas aumenta através do refinamento da microestrutura. A adição de tântalo ao compósito é mais eficaz do que a adição de vanádio, nióbio ou tungstênio para melhorar a resistência do material em temperaturas em torno de 1400 °C. As ligas fabricadas pela equipe da Universidade de Kyoto são muito mais fortes em altas temperaturas do que as modernas superligas à base de níquel, bem como os materiais estruturais de temperatura ultra-alta recentemente desenvolvidos, relatam os pesquisadores em seu estudo publicado na revista Science and Technology of Advanced Materials.