Revoluční slitina KIT: budoucnost letectví je žáruvzdorná!

Revoluční slitina KIT: budoucnost letectví je žáruvzdorná!

Výzkumný tým z Karlsruhe Institute of Technology (KIT) vyvinul novou žáruvzdornou kovovou slitinu, která nabízí slibné vlastnosti pro aplikace při extrémních teplotách. Slitina, která se skládá z chrómu, molybdenu a křemíku, je tvárná při pokojové teplotě a zůstává stabilní až do přibližně 2000 stupňů Celsia. Odolnost proti oxidaci je také jednou z vynikajících vlastností této nové třídy materiálů. Tento objev ve vědeckém časopise Příroda byl publikován, představuje důležitý pokrok v základním výzkumu. Materiály odolné vůči vysokým teplotám jsou zvláště důležité pro použití v leteckých motorech, plynových turbínách a rentgenových přístrojích.

Předchozí žáruvzdorné kovy jsou při pokojové teplotě křehké a oxidují při teplotách mezi 600 a 700 stupni Celsia. V současnosti se používají niklové superslitiny, které odolávají teplotním výkyvům maximálně do 1100 stupňů Celsia. Nová slitina KIT by na druhou stranu mohla umožnit výrobu komponentů pro teploty nad 1100 stupňů Celsia, což by umožnilo zvýšit provozní teploty v turbínách s cílem snížit spotřebu paliva přibližně o 5 %. Tento vývoj je nejen technicky relevantní, ale přispívá také ke snížení emisí CO₂ v letectví a stacionárních plynových turbínách.

Výzvy a potenciál pro zlepšení

Navzdory pokroku ve vysokoteplotních slitinách stále existují výzvy, které je třeba překonat. Klíčovým problémem je odolnost proti oxidaci, zejména při teplotách mezi 600 °C a 800 °C, kde existuje riziko „škůdců“. Nad 1 000 °C se však vytváří ochranná borosilikátová vrstva, která chrání materiál před oxidací. Výzkum žáruvzdorných slitin Mo-Si-B na bázi kovů ukazuje, že představují slibné alternativy k superslitinám na bázi niklu, zejména pokud jde o splnění požadavků leteckého průmyslu na mechanické vlastnosti a odolnost proti oxidaci, jako je např. Výzkum Saska-Anhaltska určuje.

Pro další zlepšení výkonu těchto nových slitin jsou nezbytné komplexní vývojové a optimalizační procesy. To zahrnuje vytvoření výrobního postupu práškové metalurgie, který využívá mechanické legování jako základ. Současné projekty se zaměřují na vývoj materiálů Mo-40V-9Si-8B s vhodným povlakem pro ověření mechanických vlastností a oxidační odolnosti těchto materiálů.

Vyhlídky do budoucna

Dalším cílem výzkumu je vyvinout kovové slitiny, které vydrží extrémní podmínky, včetně vysokých teplot, vysokých tlaků a korozivních médií. Je třeba vzít v úvahu slitiny na bázi Cr, které mají výhodné fyzikální a mechanické vlastnosti. Použití labyrintových voštinových těsnění k utěsnění mezi rotorem a statorem je také přístup k minimalizaci úniku vzduchu a zvýšení účinnosti leteckých turbín, což zase pomáhá snižovat emise oxidu uhličitého, jako je např. Kovová univerzita v Bayreuthu popisuje.

Celkově vývoj těchto nových žáruvzdorných kovových slitin představuje významný pokrok, který má jak průmyslové, tak environmentální důsledky. Z dlouhodobého hlediska by tyto materiály mohly hrát zásadní roli v letectví a dalších průmyslových odvětvích, kde panují vysoké teploty a náročné podmínky.