La aleación revolucionaria de KIT: ¡el futuro de la aviación es resistente al calor!

La aleación revolucionaria de KIT: ¡el futuro de la aviación es resistente al calor!

Un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) ha desarrollado una nueva aleación de metal refractario que ofrece propiedades prometedoras para aplicaciones a temperaturas extremas. La aleación, compuesta de cromo, molibdeno y silicio, es maleable a temperatura ambiente y permanece estable hasta unos 2.000 grados centígrados. La resistencia a la oxidación es también una de las propiedades destacadas de esta nueva clase de materiales. Este descubrimiento en la revista científica. Naturaleza fue publicado, marca un avance importante en la investigación básica. Los materiales resistentes a altas temperaturas son particularmente importantes para su uso en motores de aviones, turbinas de gas y máquinas de rayos X.

Los metales refractarios anteriores son frágiles a temperatura ambiente y se oxidan a temperaturas entre 600 y 700 grados centígrados. Actualmente se utilizan superaleaciones de níquel que solo pueden soportar fluctuaciones de temperatura de hasta un máximo de 1.100 grados centígrados. La nueva aleación de KIT, por otro lado, podría permitir fabricar componentes para temperaturas superiores a los 1.100 grados centígrados, lo que permitiría aumentar las temperaturas de funcionamiento en las turbinas para reducir el consumo de combustible en torno a un 5%. Este desarrollo no sólo es técnicamente relevante, sino que también contribuye a reducir las emisiones de CO₂ en la aviación y en las turbinas de gas estacionarias.

Desafíos y potencial de mejora

A pesar de los avances en las aleaciones de alta temperatura, todavía quedan desafíos por superar. Un problema clave es la resistencia a la oxidación, particularmente a temperaturas entre 600 °C y 800 °C, donde existe el riesgo de “peste”. Sin embargo, por encima de los 1.000 °C se forma una capa protectora de borosilicato que protege el material de la oxidación. La investigación sobre aleaciones de Mo-Si-B a base de metales refractarios muestra que representan alternativas prometedoras a las superaleaciones a base de níquel, particularmente cuando se trata de cumplir con los requisitos de la industria aeroespacial en cuanto a propiedades mecánicas y resistencia a la oxidación, como Investigación Sajonia-Anhalt determina.

Para mejorar aún más el rendimiento de estas nuevas aleaciones, son necesarios procesos integrales de desarrollo y optimización. Esto incluye el establecimiento de una ruta de fabricación pulvimetalúrgica que utilice la aleación mecánica como base. Los proyectos actuales se centran en el desarrollo de materiales Mo-40V-9Si-8B con un recubrimiento adecuado para verificar las propiedades mecánicas y la resistencia a la oxidación de estos materiales.

Perspectivas de futuro

Otro objetivo de la investigación es desarrollar aleaciones metálicas que puedan soportar condiciones extremas, incluidas altas temperaturas, altas presiones y medios corrosivos. Se deben tener en cuenta las aleaciones a base de Cr, que presentan propiedades físicas y mecánicas ventajosas. El uso de sellos laberínticos alveolares para sellar entre el rotor y el estator también es un enfoque para minimizar las fugas de flujo de aire y aumentar la eficiencia de las turbinas de los aviones, lo que a su vez ayuda a reducir las emisiones de dióxido de carbono, como las Universidad de Metales de Bayreuth describe.

En general, el desarrollo de estas nuevas aleaciones de metales refractarios representa un avance significativo que tiene implicaciones tanto industriales como medioambientales. A largo plazo, estos materiales podrían desempeñar un papel crucial en la industria aeroespacial y otras industrias donde existen altas temperaturas y condiciones exigentes.