Saintis Jepun telah mengenal pasti logam yang dapat menahan tekanan berterusan pada suhu yang sangat tinggi. Ini membuka peluang untuk perkembangan baru di bidang mesin jet dan turbin gas untuk penjanaan tenaga.
Kajian pertama seumpamanya, yang diterbitkan dalam Scientific Reports, menerangkan paduan berdasarkan titanium karbida (TiC) dan dopy molibdenum-silicon-boron (Mo-Si-B), atau MoSiBTiC, yang kekuatan suhu tinggi ditentukan oleh pendedahan berterusan pada suhu dari 1400 ° C hingga 1600 ° C.
"Eksperimen kami menunjukkan bahawa MoSiBTiC sangat kuat jika dibandingkan dengan superalloy nikel cip tunggal canggih yang sering digunakan di petak panas di enjin panas seperti mesin jet dan turbin gas untuk menjana elektrik," kata pengarang utama Profesor Kyosuke Yoshimi dari Sekolah Kejuruteraan Siswazah Universiti Tohoku. … "Karya ini menunjukkan bahawa MoSiBTiC, sebagai bahan suhu tinggi di luar jangkauan superalloy berasaskan nikel, adalah calon yang menjanjikan untuk aplikasi ini."
Yoshimi dan rakan-rakannya melaporkan beberapa sifat yang menunjukkan bahawa aloi dapat menahan daya pemusnah pada suhu ultra tinggi tanpa ubah bentuk. Mereka juga memerhatikan tingkah laku aloi ketika mengalami peningkatan kekuatan, ketika retakan mulai terbentuk dan tumbuh di dalamnya, hingga akhirnya pecah.
Struktur tiga dimensi generasi pertama aloi MoSiBTiC.
Kecekapan enjin haba adalah kunci untuk pengekstrakan tenaga masa depan dari bahan bakar fosil dan penukarannya seterusnya menjadi elektrik dan pendorong. Meningkatkan fungsi mereka dapat menentukan seberapa efisien kita menukar tenaga. Merayap - Keupayaan bahan menahan pendedahan kepada suhu ultra tinggi adalah faktor penting kerana suhu dan tekanan yang tinggi menyebabkan ubah bentuk. Memahami bahan merayap dapat membantu jurutera merancang enjin haba yang cekap yang dapat menahan keadaan suhu yang melampau.
Para penyelidik menguji creep aloi selama 400 jam pada tekanan dari 100 hingga 300 MPa. Semua eksperimen dilakukan pada penyediaan ujian yang dikendalikan oleh komputer di bawah vakum untuk mengelakkan pengoksidaan bahan dan kemasukan kelembapan, yang boleh menyebabkan karat terbentuk pada aloi.
Kajian itu mengatakan bahawa aloi mengalami pemanjangan kerana kesannya berkurang. Para saintis menjelaskan bahawa tingkah laku ini sebelumnya hanya diperhatikan pada bahan superplastik yang dapat menahan kegagalan pramatang.
Video promosi:
Pengesanan ini merupakan tanda penting bagi penggunaan MoSiBTiC dalam sistem yang beroperasi pada suhu yang sangat tinggi, seperti sistem penukaran tenaga dalam kereta, sistem pendorong dan sistem pendorong dalam penerbangan dan sains roket. Para penyelidik melaporkan bahawa mereka belum melakukan beberapa analisis struktur mikro tambahan untuk memahami sepenuhnya mekanik aloi dan kemampuannya untuk pulih dari tekanan tinggi pada suhu tinggi.
"Matlamat utama kami adalah untuk mencipta bahan suhu ultra tinggi yang inovatif yang mengungguli superalloy berasaskan nikel dan menggantikan bilah turbin bertekanan tinggi yang terbuat dari aloi nikel dengan bilah turbin suhu tinggi tinggi baru," kata Yoshimi. “Oleh itu, kita mesti meningkatkan ketahanan oksidasi MoSiBTiC dengan mengembangkan aloi tanpa merosakkan sifat mekaniknya yang luar biasa. Dan ini adalah tugas yang sukar."
Vladimir Guillen