Cercetătorii de la Universitatea din Kyoto au descoperit că siliciurile de molibden pot îmbunătăți eficiența palelor turbinei în sistemele de ardere la temperaturi ultraînalte.

Turbinele cu gaz sunt motoarele care generează energie electrică în centralele electrice. Temperaturile de funcționare ale sistemelor lor de ardere pot depăși 1600 °C. Paletele turbinei pe bază de nichel utilizate în aceste sisteme se topesc la temperaturi mai mici cu 200 °C și, astfel, necesită răcire cu aer pentru a funcționa. Paletele turbinei realizate din materiale cu temperaturi de topire mai ridicate ar necesita un consum mai mic de combustibil și ar duce la emisii mai scăzute de CO2.

Oamenii de știință în materiale de la Universitatea din Kyoto din Japonia au investigat proprietățile diferitelor compoziții de siliciuri de molibden, cu și fără elemente ternare suplimentare.

Cercetările anterioare au arătat că fabricarea compozitelor pe bază de siliciu de molibden prin presarea și încălzirea pulberilor lor - cunoscută sub denumirea de metalurgie a pulberilor - le-a îmbunătățit rezistența la fracturare la temperatura ambiantă, dar le-a scăzut rezistența la temperatură ridicată, datorită dezvoltării straturilor de dioxid de siliciu în material.

Echipa Universității din Kyoto și-a fabricat materialele pe bază de siliciu de molibden folosind o metodă cunoscută sub numele de „solidificare direcțională”, în care metalul topit se solidifică progresiv într-o anumită direcție.

Echipa a descoperit că un material omogen ar putea fi format prin controlul vitezei de solidificare a compozitului pe bază de siliciu de molibden în timpul fabricării și prin ajustarea cantității de element ternar adăugat la compozit.

Materialul rezultat începe să se deformeze plastic sub compresie uniaxială peste 1000 °C. De asemenea, rezistența la temperatură ridicată a materialului crește prin rafinarea microstructurii. Adăugarea de tantal la compozit este mai eficientă decât adăugarea de vanadiu, niobiu sau wolfram pentru a îmbunătăți rezistența materialului la temperaturi de aproximativ 1400 °C. Aliajele fabricate de echipa Universității din Kyoto sunt mult mai rezistente la temperaturi ridicate decât superaliajele moderne pe bază de nichel, precum și materialele structurale de temperatură ultraînaltă dezvoltate recent, raportează cercetătorii în studiul lor publicat în revista Science and Technology of Advanced Materials.