KIT-ova revolucionarna legura: budućnost zrakoplovstva je otporna na toplinu!

KIT-ova revolucionarna legura: budućnost zrakoplovstva je otporna na toplinu!

Istraživački tim s Tehnološkog instituta Karlsruhe (KIT) razvio je novu vatrostalnu metalnu leguru koja nudi obećavajuća svojstva za primjenu na ekstremnim temperaturama. Legura, koja se sastoji od kroma, molibdena i silicija, podatna je na sobnoj temperaturi i ostaje stabilna do oko 2000 stupnjeva Celzijusa. Otpornost na oksidaciju također je jedno od izvanrednih svojstava ove nove klase materijala. Ovo otkriće u znanstvenom časopisu Priroda objavljena, označava važan napredak u temeljnom istraživanju. Materijali otporni na visoke temperature posebno su važni za upotrebu u zrakoplovnim motorima, plinskim turbinama i rendgenskim uređajima.

Prijašnji vatrostalni metali krti su na sobnoj temperaturi i oksidiraju na temperaturama između 600 i 700 stupnjeva Celzijusa. Trenutačno su u uporabi superlegure nikla koje mogu izdržati temperaturne fluktuacije samo do najviše 1100 stupnjeva Celzijusa. S druge strane, KIT-ova nova legura mogla bi omogućiti izradu komponenti za temperature iznad 1100 stupnjeva Celzijusa, što bi omogućilo povećanje radnih temperatura u turbinama kako bi se smanjila potrošnja goriva za oko 5%. Ovaj razvoj nije samo tehnički relevantan, već također doprinosi smanjenju emisija CO₂ u zrakoplovstvu i stacionarnim plinskim turbinama.

Izazovi i potencijal za poboljšanje

Unatoč napretku u legurama za visoke temperature, još uvijek postoje izazovi koje treba prevladati. Ključni problem je otpornost na oksidaciju, posebno na temperaturama između 600 °C i 800 °C, gdje postoji rizik od "štetočina". Međutim, iznad 1000 °C stvara se zaštitni borosilikatni sloj koji štiti materijal od oksidacije. Istraživanja o legurama Mo-Si-B na bazi vatrostalnih metala pokazuju da one predstavljaju obećavajuću alternativu superlegurama na bazi nikla, posebno kada se radi o ispunjavanju zahtjeva zrakoplovne industrije za mehanička svojstva i otpornost na oksidaciju, kao što je Istražite Sachsen-Anhalt određuje.

Kako bi se dodatno poboljšala izvedba ovih novih legura, potrebni su sveobuhvatni procesi razvoja i optimizacije. To uključuje uspostavljanje rute metalurške proizvodnje praha koja kao osnovu koristi mehaničko legiranje. Trenutačni projekti usmjereni su na razvoj materijala Mo-40V-9Si-8B s odgovarajućim premazom za provjeru mehaničkih svojstava i otpornosti na oksidaciju tih materijala.

Budući izgledi

Drugi cilj istraživanja je razviti metalne legure koje mogu izdržati ekstremne uvjete, uključujući visoke temperature, visoke tlakove i korozivne medije. Treba uzeti u obzir legure na bazi Cr, koje imaju povoljna fizikalna i mehanička svojstva. Upotreba labirintskih saćastih brtvi za brtvljenje između rotora i statora također je pristup smanjenju curenja zraka i povećanju učinkovitosti zrakoplovnih turbina, što zauzvrat pomaže u smanjenju emisija ugljičnog dioksida, kao što su Sveučilište za metale u Bayreuthu opisuje.

Sve u svemu, razvoj ovih novih vatrostalnih metalnih legura predstavlja značajan napredak koji ima i industrijske i ekološke implikacije. Dugoročno, ovi bi materijali mogli igrati ključnu ulogu u zrakoplovnoj i svemirskoj industriji gdje postoje visoke temperature i zahtjevni uvjeti.