Дослідники Кіотського університету виявили, що силіциди молібдену можуть підвищити ефективність турбінних лопаток у системах спалювання при надвисоких температурах.

Газові турбіни - це двигуни, які виробляють електроенергію на електростанціях. Робоча температура їх систем згоряння може перевищувати 1600 °C. Лопаті турбіни на основі нікелю, які використовуються в цих системах, плавляться за температури на 200 °C нижчої, тому для функціонування потрібне повітряне охолодження. Лопаті турбіни, виготовлені з матеріалів з вищою температурою плавлення, потребуватимуть менше споживання палива та призведуть до зниження викидів CO2.

Матеріалознавці з Кіотського університету Японії досліджували властивості різних композицій силіцидів молібдену з додатковими потрійними елементами та без них.

Попередні дослідження показали, що виготовлення композитів на основі силіцидів молібдену шляхом пресування та нагрівання їх порошків (відоме як порошкова металургія) покращило їх стійкість до руйнування за температури навколишнього середовища, але знизило їх високотемпературну міцність через утворення шарів діоксиду кремнію всередині матеріалу.

Команда Кіотського університету виготовила свої матеріали на основі силіциду молібдену за допомогою методу, відомого як «спрямоване затвердіння», при якому розплавлений метал поступово застигає в певному напрямку.

Команда виявила, що однорідний матеріал можна сформувати, контролюючи швидкість затвердіння композиту на основі силіциду молібдену під час виготовлення та регулюючи кількість потрійного елемента, доданого до композиту.

Отриманий матеріал починає пластично деформуватися при одновісному стисненні вище 1000 °C. Крім того, високотемпературна міцність матеріалу підвищується завдяки вдосконаленню мікроструктури. Додавання танталу до композиту є більш ефективним, ніж додавання ванадію, ніобію або вольфраму, для підвищення міцності матеріалу при температурах близько 1400 °C. Сплави, виготовлені командою Кіотського університету, набагато міцніші при високих температурах, ніж сучасні суперсплави на основі нікелю, а також нещодавно розроблені надвисокотемпературні конструкційні матеріали, повідомляють дослідники у своєму дослідженні, опублікованому в журналі Science and Technology of Advanced Materials.