Aliajul revoluționar al KIT: viitorul aviației este rezistent la căldură!

Aliajul revoluționar al KIT: viitorul aviației este rezistent la căldură!

O echipă de cercetare de la Institutul de Tehnologie din Karlsruhe (KIT) a dezvoltat un nou aliaj metalic refractar care oferă proprietăți promițătoare pentru aplicații la temperaturi extreme. Aliajul, care constă din crom, molibden și siliciu, este maleabil la temperatura camerei și rămâne stabil până la aproximativ 2.000 de grade Celsius. Rezistența la oxidare este, de asemenea, una dintre proprietățile remarcabile ale acestei noi clase de materiale. Această descoperire în revista științifică Natură a fost publicat, marchează un progres important în cercetarea fundamentală. Materialele rezistente la temperaturi ridicate sunt deosebit de importante pentru utilizarea în motoarele de avioane, turbinele cu gaz și mașinile cu raze X.

Metalele refractare anterioare sunt casante la temperatura camerei și se oxidează la temperaturi cuprinse între 600 și 700 de grade Celsius. În prezent sunt utilizate superaliaje de nichel care pot rezista doar la fluctuațiile de temperatură de până la maximum 1.100 de grade Celsius. Noul aliaj KIT, pe de altă parte, ar putea face posibilă fabricarea de componente pentru temperaturi peste 1.100 de grade Celsius, ceea ce ar permite creșterea temperaturilor de funcționare în turbine pentru a reduce consumul de combustibil cu aproximativ 5%. Această dezvoltare nu este doar relevantă din punct de vedere tehnic, dar contribuie și la reducerea emisiilor de CO₂ în aviație și turbinele cu gaz staționare.

Provocări și potențial de îmbunătățire

În ciuda progreselor înregistrate în aliajele de temperatură înaltă, există încă provocări de depășit. O problemă cheie este rezistența la oxidare, în special la temperaturi cuprinse între 600 °C și 800 °C, unde există riscul de „dăunători”. Cu toate acestea, peste 1.000 °C, se formează un strat protector de borosilicat care protejează materialul de oxidare. Cercetările privind aliajele Mo-Si-B pe bază de metale refractare arată că acestea reprezintă alternative promițătoare la superaliajele pe bază de nichel, în special atunci când vine vorba de îndeplinirea cerințelor industriei aerospațiale privind proprietățile mecanice și rezistența la oxidare, cum ar fi Cercetare Saxonia-Anhalt determină.

Pentru a îmbunătăți și mai mult performanța acestor noi aliaje, sunt necesare procese cuprinzătoare de dezvoltare și optimizare. Aceasta include stabilirea unei rute de fabricație metalurgică a pulberilor care utilizează aliaje mecanice ca bază. Proiectele actuale se concentrează pe dezvoltarea materialelor Mo-40V-9Si-8B cu o acoperire adecvată pentru a verifica proprietățile mecanice și rezistența la oxidare a acestor materiale.

Perspective de viitor

Un alt obiectiv al cercetării este de a dezvolta aliaje metalice care să reziste la condiții extreme, inclusiv temperaturi ridicate, presiuni mari și medii corozive. Aliajele pe bază de Cr, care au proprietăți fizice și mecanice avantajoase, trebuie luate în considerare. Utilizarea etanșărilor tip fagure labirint pentru a etanșa între rotor și stator este, de asemenea, o abordare pentru a minimiza scurgerea fluxului de aer și pentru a crește eficiența turbinelor aeronavei, ceea ce, la rândul său, ajută la reducerea emisiilor de dioxid de carbon, cum ar fi Universitatea de Metale din Bayreuth descrie.

În general, dezvoltarea acestor noi aliaje metalice refractare reprezintă un progres semnificativ care are implicații atât industriale, cât și de mediu. Pe termen lung, aceste materiale ar putea juca un rol crucial în industria aerospațială și în alte industrii în care există temperaturi ridicate și condiții exigente.