Vedci z Kjótskej univerzity zistili, že silicidy molybdénu môžu zlepšiť účinnosť lopatiek turbín v systémoch spaľovania pri ultravysokých teplotách.

Plynové turbíny sú motory, ktoré vyrábajú elektrickú energiu v elektrárňach. Prevádzkové teploty ich spaľovacích systémov môžu presiahnuť 1600 °C. Lopatky turbín na báze niklu používané v týchto systémoch sa topia pri teplotách o 200 °C nižších, a preto na svoju činnosť vyžadujú chladenie vzduchom. Lopatky turbíny vyrobené z materiálov s vyššími teplotami topenia by vyžadovali nižšiu spotrebu paliva a viedli k nižším emisiám CO2.

Materiáloví vedci na japonskej Kjótskej univerzite skúmali vlastnosti rôznych kompozícií silicidov molybdénu s a bez ďalších ternárnych prvkov.

Predchádzajúci výskum ukázal, že výroba kompozitov na báze silicidu molybdénu lisovaním a zahrievaním ich práškov – známa ako prášková metalurgia – zlepšila ich odolnosť voči lámaniu pri okolitých teplotách, ale znížila ich pevnosť pri vysokej teplote v dôsledku vývoja vrstiev oxidu kremičitého v materiáli.

Tím Kjótskej univerzity vyrobil svoje materiály na báze silicidu molybdénu pomocou metódy známej ako „smerové tuhnutie“, pri ktorej roztavený kov postupne tuhne v určitom smere.

Tím zistil, že homogénny materiál možno vytvoriť riadením rýchlosti tuhnutia kompozitu na báze silicidu molybdénu počas výroby a úpravou množstva ternárneho prvku pridaného do kompozitu.

Výsledný materiál sa pri jednoosovom stlačení nad 1000 °C začína plasticky deformovať. Pevnosť materiálu pri vysokej teplote sa tiež zvyšuje zjemňovaním mikroštruktúry. Pridanie tantalu do kompozitu je efektívnejšie ako pridanie vanádu, nióbu alebo volfrámu na zlepšenie pevnosti materiálu pri teplotách okolo 1400 °C. Zliatiny vyrobené tímom Kjótskej univerzity sú oveľa pevnejšie pri vysokých teplotách ako moderné superzliatiny na báze niklu, ako aj nedávno vyvinuté ultravysokoteplotné konštrukčné materiály, uvádzajú vedci vo svojej štúdii publikovanej v časopise Science and Technology of Advanced Materials.