Liga revolucionária do KIT: o futuro da aviação é resistente ao calor!

Liga revolucionária do KIT: o futuro da aviação é resistente ao calor!

Uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) desenvolveu uma nova liga metálica refratária que oferece propriedades promissoras para aplicações em temperaturas extremas. A liga, que consiste em cromo, molibdênio e silício, é maleável à temperatura ambiente e permanece estável até cerca de 2.000 graus Celsius. A resistência à oxidação também é uma das propriedades destacadas desta nova classe de materiais. Esta descoberta na revista científica Natureza foi publicado, marca um avanço importante na pesquisa básica. Materiais resistentes a altas temperaturas são particularmente importantes para uso em motores de aeronaves, turbinas a gás e máquinas de raios X.

Os metais refratários anteriores são frágeis à temperatura ambiente e oxidam em temperaturas entre 600 e 700 graus Celsius. Atualmente, estão em uso superligas de níquel que só podem suportar flutuações de temperatura de até um máximo de 1.100 graus Celsius. Já a nova liga do KIT poderá possibilitar a fabricação de componentes para temperaturas acima de 1.100 graus Celsius, o que permitiria aumentar as temperaturas de operação nas turbinas, reduzindo o consumo de combustível em cerca de 5%. Este desenvolvimento não é apenas tecnicamente relevante, mas também contribui para reduzir as emissões de CO₂ na aviação e nas turbinas a gás estacionárias.

Desafios e potencial de melhoria

Apesar dos avanços nas ligas de alta temperatura, ainda existem desafios a serem superados. Um problema chave é a resistência à oxidação, particularmente a temperaturas entre 600 °C e 800 °C, onde existe o risco de “praga”. No entanto, acima de 1.000 °C, forma-se uma camada protetora de borosilicato que protege o material da oxidação. Pesquisas sobre ligas Mo-Si-B à base de metais refratários mostram que elas representam alternativas promissoras às superligas à base de níquel, especialmente quando se trata de atender aos requisitos da indústria aeroespacial em termos de propriedades mecânicas e resistência à oxidação, como Pesquisa Saxônia-Anhalt determina.

Para melhorar ainda mais o desempenho dessas novas ligas, são necessários processos abrangentes de desenvolvimento e otimização. Isso inclui o estabelecimento de uma rota de fabricação metalúrgica do pó que utiliza ligas mecânicas como base. Os projetos atuais focam no desenvolvimento de materiais Mo-40V-9Si-8B com revestimento adequado para verificar as propriedades mecânicas e resistência à oxidação desses materiais.

Perspectivas futuras

Outro objetivo da pesquisa é desenvolver ligas metálicas que possam suportar condições extremas, incluindo altas temperaturas, altas pressões e meios corrosivos. Devem ser levadas em consideração ligas à base de Cr, que apresentam propriedades físicas e mecânicas vantajosas. O uso de vedações em formato de favo de mel em labirinto para vedar entre o rotor e o estator também é uma abordagem para minimizar o vazamento do fluxo de ar e aumentar a eficiência das turbinas das aeronaves, o que por sua vez ajuda a reduzir as emissões de dióxido de carbono, como Universidade de Metais de Bayreuth descreve.

No geral, o desenvolvimento destas novas ligas metálicas refratárias representa um avanço significativo que tem implicações industriais e ambientais. A longo prazo, estes materiais poderão desempenhar um papel crucial na indústria aeroespacial e noutras indústrias onde existam altas temperaturas e condições exigentes.