Революционната сплав на KIT: бъдещето на авиацията е топлоустойчиво!

Революционната сплав на KIT: бъдещето на авиацията е топлоустойчиво!

Изследователски екип от Технологичния институт в Карлсруе (KIT) разработи нова огнеупорна метална сплав, която предлага обещаващи свойства за приложения при екстремни температури. Сплавта, която се състои от хром, молибден и силиций, е ковък при стайна температура и остава стабилен до около 2000 градуса по Целзий. Устойчивостта на окисляване също е едно от изключителните свойства на този нов клас материали. Diese Entdeckung, die in der Fachzeitschrift Природата е публикуван, бележи важен напредък във фундаменталните изследвания. Устойчивите на висока температура материали са особено важни за използване в авиационни двигатели, газови турбини и рентгенови машини.

Предишните огнеупорни метали са крехки при стайна температура и се окисляват при температури между 600 и 700 градуса по Целзий. В момента се използват никелови суперсплави, които могат да издържат само на температурни колебания до максимум 1100 градуса по Целзий. Новата сплав на KIT, от друга страна, може да направи възможно производството на компоненти за температури над 1100 градуса по Целзий, което ще позволи повишаване на работните температури в турбините, за да се намали разходът на гориво с около 5%. Това развитие е не само технически уместно, но също така допринася за намаляване на емисиите на CO₂ в авиацията и стационарните газови турбини.

Предизвикателства и потенциал за подобрение

Въпреки напредъка във високотемпературните сплави, все още има предизвикателства за преодоляване. Ключов проблем е устойчивостта на окисление, особено при температури между 600 °C и 800 °C, където има риск от „насеждане”. Въпреки това, над 1000 °C се образува защитен боросиликатен слой, който предпазва материала от окисление. Изследванията върху сплави Mo-Si-B на базата на огнеупорни метали показват, че те представляват обещаващи алтернативи на суперсплавите на основата на никел, особено когато става въпрос за удовлетворяване на изискванията на космическата индустрия за механични свойства и устойчивост на окисление, като напр. Изследвайте Саксония-Анхалт определя.

За да се подобри допълнително работата на тези нови сплави, са необходими цялостни процеси на разработка и оптимизация. Това включва установяване на метод за производство на прахова металургия, който използва механично легиране като основа. Настоящите проекти се фокусират върху разработването на материали Mo-40V-9Si-8B с подходящо покритие за проверка на механичните свойства и устойчивостта на окисление на тези материали.

Бъдещи перспективи

Друга цел на изследването е да се разработят метални сплави, които могат да издържат на екстремни условия, включително високи температури, високо налягане и корозивни среди. Трябва да се вземат предвид сплавите на основата на Cr, които имат изгодни физични и механични свойства. Използването на лабиринтни уплътнения тип пчелна пита за уплътняване между ротора и статора също е подход за минимизиране на изтичането на въздушен поток и увеличаване на ефективността на самолетните турбини, което от своя страна помага за намаляване на емисиите на въглероден диоксид, като напр. Университет за метали в Байройт описва.

Като цяло разработването на тези нови огнеупорни метални сплави представлява значителен напредък, който има както индустриални, така и екологични последици. В дългосрочен план тези материали биха могли да играят решаваща роля в космическата и други индустрии, където съществуват високи температури и взискателни условия.