Japānas zinātnieki ir identificējuši metālu, kas var izturēt pastāvīgu spiedienu īpaši augstā temperatūrā. Tas paver iespējas jauniem sasniegumiem reaktīvo dzinēju un gāzes turbīnu ražošanā.
Pirmajā šāda veida pētījumā, kas publicēts zinātniskajos ziņojumos, aprakstīts sakausējums, kura pamatā ir titāna karbīds (TiC) un leģēts molibdēns-silīcija bors (Mo-Si-B) vai MoSiBTiC, kura izturību augstā temperatūrā noteica pastāvīga iedarbība temperatūrā no 1400 °. C līdz 1600 ° C.
“Mūsu eksperimenti rāda, ka MoSiBTiC ir neticami spēcīgs, salīdzinot ar uzlabotajiem vienas mikroshēmas niķeļa supersakausējumiem, kurus bieži izmanto karstos nodalījumos siltumdzinējos, piemēram, reaktīvo dzinēju un gāzes turbīnu enerģijas ražošanā,” sacīja vadošais autors profesors Kyosuke Yoshimi no Tohoku Universitātes Inženierzinātņu augstskolas. … "Šis darbs liek domāt, ka MoSiBTiC, kas ir augstas temperatūras materiāls ārpus niķeļa bāzes supersakausējumu diapazona, ir daudzsološs kandidāts šai lietojumprogrammai."
Jošimi un viņa kolēģi ziņoja par vairākām īpašībām, kas norāda, ka sakausējums var izturēt destruktīvos spēkus īpaši augstā temperatūrā bez deformācijas. Viņi arī novēroja sakausējuma izturēšanos, kad tika pakļauti pieaugošiem spēkiem, kad tajā sāka veidoties un augt plaisas, līdz tas galu galā saplīst.
Pirmās paaudzes MoSiBTiC sakausējuma trīsdimensiju struktūra.
Siltuma dzinēju efektivitāte ir atslēga enerģijas iegūšanai no fosilā kurināmā nākotnē un turpmākai pārvēršanai elektrībā un piedziņā. To funkcionalitātes uzlabošana var noteikt, cik efektīvi mēs pārveidojam enerģiju. Šļūde - materiāla spēja izturēt īpaši augstas temperatūras iedarbību ir svarīgs faktors, jo paaugstināta temperatūra un spiediens rada deformācijas. Izpratne par materiāla šļūdi var palīdzēt inženieriem projektēt efektīvus siltuma dzinējus, kas var izturēt ārkārtējus temperatūras apstākļus.
Pētnieki pārbaudīja sakausējuma šļūdi 400 stundas ar spiedienu no 100 līdz 300 MPa. Visi eksperimenti tika veikti ar datorvadāmu testa sistēmu vakuumā, lai novērstu materiāla oksidēšanu un mitruma iekļūšanu, kas var izraisīt rūsas veidošanos sakausējumā.
Pētījumā teikts, ka sakausējums vairāk izstiepjas, jo tiek samazināta ietekme. Zinātnieki skaidro, ka šāda uzvedība iepriekš tika novērota tikai ar superplastiskiem materiāliem, kas var izturēt priekšlaicīgu neveiksmi.
Reklāmas video:
Šie atklājumi ir svarīga zīme MoSiBTiC izmantošanai sistēmās, kas darbojas ārkārtīgi augstā temperatūrā, piemēram, enerģijas pārveidošanas sistēmās automašīnās, vilces sistēmās un vilces sistēmās aviācijā un raķešu zinātnē. Pētnieki ziņo, ka viņiem vēl jāveic vairākas papildu mikrostruktūras analīzes, lai pilnībā izprastu sakausējuma mehāniku un tā spēju atgūties no augsta spiediena augstās temperatūrās.
“Mūsu galvenais mērķis ir izgudrot inovatīvu īpaši augstas temperatūras materiālu, kas pārspēj niķeļa bāzes supersakausējumus, un aizstāt no niķeļa supersakausējuma izgatavotus augstspiediena turbīnu lāpstiņas ar jauniem īpaši augstas temperatūras turbīnu lāpstiņām,” saka Yoshimi. “Tāpēc mums ir vēl vairāk jāuzlabo MoSiBTiC izturība pret oksidāciju, izstrādājot sakausējumu, nesabojājot tā ārkārtas mehāniskās īpašības. Un tas ir grūts uzdevums."
Vladimirs Guilēns