KITs revolutionerende legering: fremtidens luftfart er varmebestandig!

KITs revolutionerende legering: fremtidens luftfart er varmebestandig!

Et forskerhold fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har udviklet en ny ildfast metallegering, der tilbyder lovende egenskaber til applikationer ved ekstreme temperaturer. Legeringen, som består af chrom, molybdæn og silicium, er formbar ved stuetemperatur og forbliver stabil op til omkring 2.000 grader Celsius. Oxidationsbestandighed er også en af ​​de fremragende egenskaber ved denne nye klasse af materialer. Denne opdagelse i det videnskabelige tidsskrift Natur blev offentliggjort, markerer et vigtigt fremskridt inden for grundforskning. Højtemperaturbestandige materialer er særligt vigtige til brug i flymotorer, gasturbiner og røntgenmaskiner.

Tidligere ildfaste metaller er sprøde ved stuetemperatur og oxiderer ved temperaturer mellem 600 og 700 grader Celsius. Nikkel-superlegeringer er i øjeblikket i brug, der kun kan modstå temperaturudsving på op til maksimalt 1.100 grader celsius. KITs nye legering vil derimod kunne gøre det muligt at fremstille komponenter til temperaturer over 1.100 grader celsius, hvilket vil gøre det muligt at øge driftstemperaturerne i turbiner for at reducere brændstofforbruget med omkring 5%. Denne udvikling er ikke kun teknisk relevant, men bidrager også til at reducere CO₂-udledningen i luftfart og stationære gasturbiner.

Udfordringer og forbedringspotentiale

På trods af fremskridt inden for højtemperaturlegeringer er der stadig udfordringer, der skal overvindes. Et centralt problem er oxidationsmodstanden, især ved temperaturer mellem 600 °C og 800 °C, hvor der er risiko for "pesting". Men over 1.000 °C dannes der et beskyttende borosilikatlag, der beskytter materialet mod oxidation. Forskning i ildfaste metalbaserede Mo-Si-B-legeringer viser, at de repræsenterer lovende alternativer til nikkelbaserede superlegeringer, især når det kommer til at opfylde luftfartsindustriens krav til mekaniske egenskaber og oxidationsbestandighed, som f.eks. Forskning Sachsen-Anhalt bestemmer.

For yderligere at forbedre ydeevnen af ​​disse nye legeringer er omfattende udviklings- og optimeringsprocesser nødvendige. Dette omfatter etablering af en pulvermetallurgisk fremstillingsrute, der anvender mekanisk legering som basis. Igangværende projekter fokuserer på udviklingen af ​​Mo-40V-9Si-8B materialer med en passende belægning for at verificere disse materialers mekaniske egenskaber og oxidationsbestandighed.

Fremtidsudsigter

Et andet mål med forskningen er at udvikle metalliske legeringer, der kan modstå ekstreme forhold, herunder høje temperaturer, høje tryk og ætsende medier. Cr-baserede legeringer, som har fordelagtige fysiske og mekaniske egenskaber, bør tages i betragtning. Brugen af ​​labyrint-bikagetætninger til at tætne mellem rotoren og statoren er også en tilgang til at minimere luftstrømslækage og øge effektiviteten af ​​flyturbiner, hvilket igen hjælper med at reducere kuldioxid-emissioner, som f.eks. Metals University of Bayreuth beskriver.

Samlet set repræsenterer udviklingen af ​​disse nye ildfaste metallegeringer et betydeligt fremskridt, der har både industrielle og miljømæssige konsekvenser. På lang sigt kan disse materialer spille en afgørende rolle i rumfart og andre industrier, hvor der er høje temperaturer og krævende forhold.